본문 바로가기
HOME> 논문 > 논문 검색상세

학위논문 상세정보

인체 착용형 외골격 장치와 휠체어 플랫폼을 결합한 새로운 개념의 재활이동기기 시스템 개발 및 평가 원문보기
Development and Evaluation of New Concept Rehabilitative Mobility System integrated Wheelchair Platform with Wearable Exoskeleton

  • 저자

    이범기

  • 학위수여기관

    세종대학교 대학원

  • 학위구분

    국내석사

  • 학과

    기계공학과 생산공학

  • 지도교수

    임도형

  • 발행년도

    2014

  • 총페이지

    74

  • 키워드

  • 언어

    kor

  • 원문 URL

    http://www.riss.kr/link?id=T13541146&outLink=K  

  • 초록

    본 연구에서는 휠체어 기반의 이동기기와 보행 재활 훈련 기능이 가능한 외골격 구조를 결합한 시스템을 개발하고 제어에 따른 엉덩이관절, 무릎관절, 족관절의 토크 보조 유무에 따라 보행 운동학적 데이터를 비교함으로써, 보행 재활 훈련의 가능성을 알아보고자 하였다. 시스템은 이동의 편의성과 보행 재활 훈련 기능의 결합을 통해 보행 장애 환자들의 일상생활 지원을 목적으로 개발하였다. 기본적인 구조는 일반적인 수동 휠체어에 보행 재활 훈련이 가능한 인체 착용형 외골격 구조를 1자유도 조인트로 결합한 형태이다. 또한, 조인트부에는 기울기 검출 센서와 균형 유지 기계장치가 적용되어 사용자가 좌우로 심하게 요동칠 때 경고음이 발생하여 사고를 예방하게 된다. 외골격 구조의 엉덩이관절, 무릎관절, 족관절에는 굴곡/신전 움직임이 가능한 구조로 12개의 인공 공압 근육(Shadow Robot Company, UK)을 부착하였다. 개발된 시스템의 보행 재활 훈련 효과 및 가능성을 검증하기 위하여 정상 성인의 보행 특성과 시스템 착용하고 각 관절의 토크 보조를 받는 보행 특성을 비교하였다. 하지 주요관절에 부착된 16개의 반사 마커의 3차원 공간좌표 데이터를 수집함으로써 보행 시 관절 각도를 추출하였다. 피검자는 보행 장애의 병력이 없는 건강한 성인 남성 7명(나이: 24세±3, 신장: 174kg±21, BMI, Body Mass Index: 23±4kg/m2)으로 선정하였다. 보행 분석 시스템은 8대의 3차원 적외선 카메라(T-10s, VICON Motion System Ltd., UK, 100Hz), 14mm 반사마커, 힘측정판(AMTI OR-6, Advanced Mechanical Technology Inc., USA, 1000Hz), PC등으로 구성되어 있다. 상기 시스템을 통하여 피검자의 엉덩이관절, 무릎관절, 족관절의 각도를 분석하였다. 본 연구 결과의 관절 움직임 협업 패턴 분석 결과에 있어서, 고관절-슬관절의 관절 움직임 협업 패턴의 경우 일반 정상 보행 시 관절 움직임 협업 패턴에 비해 RehabWheel 착용 보행 시 관절 움직임 협업 패턴의 범위가 상대적으로 감소됨을 보였으며, 특히 초기 유각기에서 중간 유각기까지의 보행 단계에서 가장 큰 관절 움직임 협업 패턴의 범위가 상대적으로 크게 감소하였다. 보행 단계별 하지 관절 각도 변화 결과에 있어서, 일반 정상 보행과 RehabWheel착용 보행 비교 시 족관절을 제외한 각 관절 각도 변화는 전반적으로 정상 보행 패턴에 부합하게 나타났으나, RehabWheel 착용 보행의 관절 각도 변화 범위(Angle range of motion)는 일반 정상 보행의 관절 각도 변화 범위보다 상대적으로 작음을 보였다. 하지 근육 활성 검증에 있어, 전반적으로 일반 정상 보행의 경우 보행 패턴에 부합하여 각각의 근육이 활성화되는 특징을 보였으나, RehabWheel 착용 보행의 경우에 있어서는 일반 정상 보행에서의 근육 활성화 패턴과 상이하게 근육 활성 특성 값의 변동 없이 일정하게 나타나거나 근육 활성 패턴은 유사하지만 특성 값이 지연되는 현상을 보였다


 활용도 분석

  • 상세보기

    amChart 영역
  • 원문보기

    amChart 영역