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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 이응혁
- 발행연도
- 2023
- 저작권
- 한국공학대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수10
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최근 연구 중인 지능형 대퇴 의족은 사용자의 보행 및 일상생활을 보조하기 위하여 마이크로프로세서가 탑재되어 보행 환경에 적절한 동작 기능을 제공한다. 이에 따라 압력 센서와 근전도 센서 등의 생체역학 센서를 소켓 내부에 적용하여 사용자의 동작 행위를 추정하는 연구들이 함께 수행되어왔다. 이 중 압력 센서는 근피로 누적의 영향이 적어 근전도 센서를 대체하거나 복합 적용되어 소켓 내부압력 변화를 통해 사용자의 동작을 추정하고자 활용되었다. 그러나 기존의 연구들은 압력 센서 적용 시 의족 착용자에 따라 다른 소켓 내부의 개별 압력 범위를 고려하지 않아 압력 변화 미검출 및 압력 측정값의 포화 발생 문제가 존재한다. 또한, 상용 압력 센서는 넓은 절단 환부에의 적용을 위해 배열 형태 제작이 요구되어 비용과 시간이 소요된다. 따라서 본 논문에서는 사용자 동작에 따른 소켓 내부의 압력 변화 미검출과 측정값 포화 발생 문제를 해결하고자 Velostat 필름 기반 압력 센서 시스템의 제작과 이를 활용한 동작 의도 판단 기법을 제안한다. 본 연구는 Velostat 필름의 크기에 따른 압력 측정 및 포화 특성을 활용해 착용자에 따른 개별 압력 범위의 고려가 가능한 넓고 유연한 압력 센서의 제작 방법을 제시하여 압력 측정값의 미검출 및 포화 문제를 해결하였다. 제작된 Velostat 필름 기반 압력 센서는 소켓 내부 전면부와 후면부 상·하단 위치에 부착되어 기립, 보행, 계단 상·하행, 앉기, 서기 동작에 따른 압력 변화를 측정하였으며 이에 다중 임계 검출법(다중 문턱, Multi-threshold)을 적용하여 여섯 가지 동작에 따른 트리거 형태의 직관적인 동작 의도 검출 가능성을 확인하였다. 본 연구에서는 제안한 Velostat 필름 센서의 제작 방법과 다중 임계 기반 의도 판단 기법의 적용으로 다섯 가지 이하의 동작 분류만이 가능했던 기존의 연구에서 발전하여 여섯 가지의 동작을 93%의 정확도로 분류하였다. 제작된 유연한 필름 형태의 Velostat 기반 압력 센서 시스템은 압력 변화의 미검출과 압력 측정값의 포화 문제를 해결하였으며 다양한 크기와 모양의 대량 제작이 가능하므로 사용자의 하지에 따른 개별 제작과 보편화 가능성이 복합적으로 고려된 소켓 내부 의도 검출 시스템으로의 적용이 가능할 것이다.
목차
표 목차그림목차국문요약제 1 장 서 론제 2 장 소켓 내 압력 측정 센서 기반 의도 검출 시스템의 요구사항제 1 절 소켓 내부압력 측정 기반 하지 보행 동작 의도 분류 방법제 2 절 사용자의 의도 검출을 위한 소켓 내 압력 측정 센서의 요구사항제 3 절 소켓 내부 적용이 가능한 Velostat 필름 기반 압력 측정 센서제 3 장 소켓 내 사용자의 맞춤형 압력 센서 제작 및 의도파악 기법제 1 절 Velostat 필름 기반 압력 센서 제작제 2 절 사용자 맞춤형 Velostat 필름 기반 센서의 적용 방법 및 의도 검출기법제 4 장 실험 및 고찰제 1 절 사용자의 개별 적용이 가능한 압력 센서의 제작 가이드라인제 2 절 하지 동작 의도 검출 시스템의 적용 과정에 따른 실험 수행 및 성능검증제 5 장 결 론참 고 문 헌ABSTRACT
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