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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 이응혁
- 발행연도
- 2020
- 저작권
- 한국산업기술대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수9
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최근 다양한 환경에서의 보행과 특정 동작에서 해당 모드를 지원하는 지능형 대퇴 의족이 개발되고 있다. 계단 상행, 하행과 같은 특정 제어는 동작 전 모드를 변경해야하기 때문에 사용자의 의도를 기반으로 제어명령을 구분하는 기법이 필요하다. 그러나 의족 착용 시 소켓 내 센서 부착, 다수의 근육을 이용한 제어명령 다양화의 어려움 등의 문제점이 존재한다. 이로 인해 전동의수에 비해 지능형 대퇴 의족에서는 사용자의 의도를 검출하여 이에 해당하는 제어모드로 변경하는 기법의 연구 성과가 미미하다.
따라서 본 논문에서는 지능형 대퇴 의족 시스템에서 사용자의 의도에 기반하여 다양한 제어명령을 구분할 수 있는 기법을 제안한다.
제안하는 기법을 위해 기존 전동의수의 사용자 의도 검출 기법을 분석 후 대퇴 의족 시스템에 적용 시 발생하는 문제점과 이를 극복하기 위한 요구사항을 정립하였으며 사용 센서와 데이터 취득을 위한 모듈을 제작하였다. 제안하는 기법은 근전도 신호의 보상이 필요하다고 판단되는 경우, 평상시의 근전도 신호의 세기 및 주파수 성분과 압력센서로 추정한 근육의 부피 정도의 상관관계를 이용하여 근전도 신호를 보상하는 것이며 실험을 통해 근피로도가 축적되어 있는 상황에도 사용자의 의도를 정확하게 검출하는 것을 확인하였다.
향상된 사용자 의도 검출 기법을 통해 정해진 시간 내 근육의 수축 횟수를 기반으로 다양한 제어명령을 구분할 수 있도록 하였으며 운동 전 100%, 운동 후 97.5%의 정확도를 확인하였다.
제안하는 기법은 지능형 대퇴 의족에서 사용자의 의도를 반영하여 모드를 제어하는데 적합하다고 판단되며 전동 의수 적용 시에도 정확도를 높여줄 것으로 생각된다.
따라서 본 논문에서는 지능형 대퇴 의족 시스템에서 사용자의 의도에 기반하여 다양한 제어명령을 구분할 수 있는 기법을 제안한다.
제안하는 기법을 위해 기존 전동의수의 사용자 의도 검출 기법을 분석 후 대퇴 의족 시스템에 적용 시 발생하는 문제점과 이를 극복하기 위한 요구사항을 정립하였으며 사용 센서와 데이터 취득을 위한 모듈을 제작하였다. 제안하는 기법은 근전도 신호의 보상이 필요하다고 판단되는 경우, 평상시의 근전도 신호의 세기 및 주파수 성분과 압력센서로 추정한 근육의 부피 정도의 상관관계를 이용하여 근전도 신호를 보상하는 것이며 실험을 통해 근피로도가 축적되어 있는 상황에도 사용자의 의도를 정확하게 검출하는 것을 확인하였다.
향상된 사용자 의도 검출 기법을 통해 정해진 시간 내 근육의 수축 횟수를 기반으로 다양한 제어명령을 구분할 수 있도록 하였으며 운동 전 100%, 운동 후 97.5%의 정확도를 확인하였다.
제안하는 기법은 지능형 대퇴 의족에서 사용자의 의도를 반영하여 모드를 제어하는데 적합하다고 판단되며 전동 의수 적용 시에도 정확도를 높여줄 것으로 생각된다.
목차
제 1 장 서 론 1제 2 장 대퇴 의족의 사용자 의도 검출 기법을 위한 요구사항 5제 1 절 대퇴 절단 환자의 신체 및 의족 착용 시 특징 5제 2 절 근전도 신호를 이용한 사용자 의도 검출 기법 10제 3 절 근전도 신호를 이용한 근피로도 분석 기법 15제 3 장 대퇴 의족의 사용자 의도 및 제어명령 검출 기법 21제 1 절 센서 및 데이터 취득 모듈 제작 21제 2 절 센서 융합을 통한 의도 검출 및 제어명령 판단 기법 28제 4 장 실험 및 고찰 38제 1 절 실험 환경 구축 38제 2 절 실험 결과 42제 5 장 결 론 52참 고 문 헌 53ABSTRACT 58
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