하지근력 지원이 가능한 보행보조기 개발에 관한 연구 :

이일권

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자료유형: 학위논문

저자정보: 이일권 (한국산업기술대학교, 한국산업기술대학교 지식기반기술·에너지대학원)

지도교수: 이응혁

발행연도: 2019

저작권: 한국산업기술대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수14

이 논문의 연구 히스토리 (3)

2019

하지근력 지원이 가능한 보행보조기 개발에 관한 연구

이일권 정보통신공학과 2019.01 학위논문

2018

하지근력 지원이 가능한 보행보조기 개발에 관한 연구

이일권 , 이응혁 재활복지공학회논문지 2018.11 학술저널

2017

보행약자의 자립보행과 능동적 일상 활동을 지원하는 보행보조로봇 개발

이일권 한국재활복지공학회 학술대회 논문집 2017.04 학술대회자료

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본논문은 재활 단계에서 사용할 수 있는 사용성과 안전성이 확보된 하지근력 지원장치와 보행보조기의 개발, 그리고 두 장치를 동시에 사용하여 재활효과를 높일 수 있는 연동제어 기법을 제안하고자 한다.
개발된 시제품은 고령자와 전문가 그룹을 대상으로 디자인, 안정성, 사용성 측면에서 설문조사를 실시하여 만족스러운 결과를 도출하였다.
보행보조기와 하지근력 지원장치와의 동작일치도를 검증하기 위해 연동시험 항목으로 보행의 동기율을 측정하여 목표한 결과를 얻었다. 이러한 결과로 본논문에서 개발제안한 하지근력지원장치와 보행보조기는 사용성, 안정성 뿐만 아니라 연동제어 성능에서도 만족스로운 결과로 재활단계에서 적용할 수 있는 하지근력 지원이 가능한 보행보조기로서의 가능성을 확인할 수 있었다.

South Korea has a rapid aging population and increase elderly people fast. It makes increase of prevalence rate of chronic disease and complications so to develop walking aid which can support for lower limb’s muscle strength and assist daily activities for the aged.
Generally, rehab process for aging people are divided into walking attempt stage which are sitting or standing and walking assistance stage which are supporting walking for patients who has weaken lower limb’s muscle strength even could be walking. Therefore, to develop rehab assistive equipment is needed for supporting the aged who need walking rehabilitation with assisting lower limb’s muscle strength.
In this paper, it is aimed to develop walking aids and assisting system for lower limb’s muscle strength which are stability-guaranteed and having usability, and then suggest associated control system in order to enhance rehabilitation effects. In order to design the device, we evaluated user’s characteristic, living environment and usage environment for actual users and the experts in rehab & welfare, and we targeted on plans the design.
For verify effectiveness of design, evaluation of serviceability was conducted by actual users and the experts in rehab & welfare and we targeted on utensil design. In order to body out elicited design draft and utensil design, walking aids and lower limb’s muscle strength assisting system were researched and analyzed and development target performances which are 14 for walking aids and 7 for lower limb’s muscle strength assisting system are presented with considering usability and safety for its design and control.
For verifying target performance in design, we carry out a survey targeting the aged for 26 items in its design, safety and usability and as a result, this trial for reduce the negative outlook and increase user-friendly is satisfied with users.
Based on these results, walking aids which can assist lower limb’s muscle strength is produced with high strength aluminum and stainless steel and it was tested its control system per each walking aids and lower limb’s muscle strength assisting system partitively.
Key performance parameters of walking aids was tested for 5 factors which included safety in slope, and then secure safety in slenderness and ups and downs at maximum 6° angles.
Key performance parameters of lower limb’s muscle strength assisting system was set for usability and control performance and tested for 5 factors. And then set up a target performance as 50Kgcm, 90Deg/sec and achieve control performance as 102Kgcm, 174Deg/sec for maximum joint torque and maximum rotative velocity.
Lastly, walking synchronizing test was performed for verifying consistency between walking aids and lower limb’s muscle strength assisting system and got 97% of consistency which shows that this device is very suitable for use as walking aids which is interlocked with lower limb’s muscle strength assisting system.
For getting reliability in these test result, test methods of 26 clauses for 11 fields were adduced for safety on structure, maneuverability and request testing at Korea Testing Laboratory (KTL), and get competent results.
With these results, proposed walking aids and lower limb’s muscle strength assisting system in this paper are satisfied with its aims of usability and safety for key performance parameters and its interlocked control is also having possibilities in use for walking aids with supporting lower limb’s muscle strength at rehabilitation stage.

국 문 요 약 Ⅰ
목 차 Ⅲ
표 목차 Ⅴ
그림 목차 Ⅶ
제 1 장 서 론 1
1.1 연구 배경 1
1.2 연구 목적 10
1.3 연구방법 및 논문 구성 11
제 2 장 사용자 요구 분석 및 디자인 14
2.1 보행보조기 및 하지근력 지원장치의 정의 14
2.2 사용자 분석 21
2.3 보행보조기의 요소 분석 26
2.4 하지근력 지원장치의 요소 분석 34
2.5 요소 분석을 통한 요구 사항 도출과 목표 설정 39
제 3 장 하지근력 지원 가능한 보행보조기의 설계 및 제작 44
3.1 보행보조기의 설계 및 제작 44
3.2 하지근력 지원장치의 설계 및 제작 64
제 4 장 하지근력 지원 가능한 보행보조기의 시험 및 평가 방법에 대한
고찰 84
4.1 보행보조기 기구의 요소별 목표와 시험 방법 84
4.2 보행보조기의 제어 성능 요소별 목표와 시험 방법 86
4.3 하지근력 지원장치의 요소별 목표와 시험 방법 88
4.4 보행보조기와 하지근력 지원장치의 연동 시험 방법 89
제 5 장 하지근력 지원 가능한 보행보조기의 시험 및 평가 90
5.1 평가 방법 90
5.2 사용성 평가 91
5.3 보행보조기의 시험 평가 96
5.4 하지근력 지원장치의 시험 평가 100
5.5 하지근력 지원이 가능한 보행보조기의 연동 시험 104
제 6 장 결론 115
참고 문헌 117
Abstract 120
부록 1 123
부록 2 129
부록 3 137

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