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보고서 상세정보

근전도 신호를 이용한 로봇제어용 신호처리 알고리즘 개발

  • 사업명

    산학연 공동기술개발

  • 과제명

    근전도 신호를 이용한 로봇제어용 신호처리 알고리즘 개발

  • 주관연구기관

    숭실대학교 산학협력단

  • 연구책임자

    김진오

  • 보고서유형

    최종보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2008-07

  • 과제시작년도

    2007

  • 주관부처

    중소기업청

  • 사업 관리 기관

    중소기업기술정보진흥원

  • 등록번호

    TRKO201000010738

  • 과제고유번호

    1425045473

  • DB 구축일자

    2013-04-18

  • 초록 


    ...


    1. 최종목표
    인체 상지의 운동패턴에 따른 근전도(EMG) 신호의 특징을 추출 분석하고, 로봇제어 신호로 활용할 알고리즘을 개발함
    2. 개발내용 및 결과
    ○ 수관절의 해부학적 구조 분석
    손 부분의 8개의 작은 ...

    1. 최종목표
    인체 상지의 운동패턴에 따른 근전도(EMG) 신호의 특징을 추출 분석하고, 로봇제어 신호로 활용할 알고리즘을 개발함
    2. 개발내용 및 결과
    ○ 수관절의 해부학적 구조 분석
    손 부분의 8개의 작은 수근골(carpal bones)들과 전완(forearm)부분의 요골(radius) 및 척골(ulna)로 구성되는 수관절에는 두 개의 관절 - 요골의원위부 말단과 수근골의 근위열 사이에 위치하는 요수근(radiocarpal)관절과이 관절 바로 원위에 있는 중수근(midcarpal)관절 - 에서 운동이 발생함.
    ○ 상지 보조로봇의 운동패턴 정의 및 근육 선정
    ◇ 4가지 운동패턴
    굴곡(flexion, 손바닥 방향으로 회전운동), 신전(extension, 손등 방향으로 회전운동), 요측편위(radial, 엄지손가락 방향으로 회전운동), 척측편위(ulnar, 새끼손가락 방향으로 회전운동)
    ◇ 근육 선정
    척측수근신근 (척측편위와 신전을 발생), 척측수근굴근 (척측편위와 굴곡을 발생), 요측수근굴근 (요측편위와 굴곡을 발생), 장요측수근신근 (요측편위와 신전을 발생).
    ○ 근전도 신호 측정 장치의 선정 및 구성
    ◇ 근전도 센서 : 침 전극과 표면 전극 중 표면 전극을 선택함.
    ◇ 계측 시스템
    신호증폭기, 저역통과 필터, 대역통과 필터, goniometer 등으로 구성함.
    ○ 신호 분석 알고리즘
    ◇ 근육 수축력
    수관절 운동에 대한 동역학적 해석을 통해 근전도 신호 크기에 대한 근육의 수축력을 유도하고, 신호 크기를 제곱평균(RMS)값으로 표현함.
    ◇ 주파수 분석
    측정한 근전도 신호를 주파수 데이터로 변환하여 각 근육 및 운동에 대한 특징적 주파수 대역을 찾음, 각 근육에서 특정 운동을 발생시키고자할 경우 제어용 파라미터로서 활용할 수 있는 가능성을 확인함.
    3. 사업성과
    ○ 기술적 성과
    근전도 신호를 이용하여 인체 상지 중 수관절을 대상으로 로봇제어용 알고리즘을 개발함. 수관절의 해부학적 구조를 파악하여 4가지 운동패턴과 4가지 주요 근육을 선정함. 운동패턴에 대한 근전도 신호 측정 장치를 구성함.근육의 수축력을 근전도 신호로 평가할 수 있는 결과를 유도하고, 근전도 신호의 주파수 분석을 통하여 로봇제어 알고리즘에 활용할 파라미터를 도출함.
    ○ 경제적 성과
    사업화 단계에 이르기 위해서는 후속 연구가 더 필요하므로, 경제적 성과를판단하기는 아직 어려움.
    ○ 활용성과 등
    인체 상지의 인체동역학적 모델링 및 해석에 활용됨.
    과제 수행 중 특허 출원 함 : "압전필름을 이용한 휴대용 발전기"
    10-2007-0115112, 2007년 11월 12일
    4. 향후추진계획
    ○ 알고리즘 개발
    근전도 신호 크기를 정량적으로 평가하기 위한 신호처리 방법과 주파수 분석을 정량적으로 평가할 수 있는 통계처리 방법을 적용할 계획임.
    ○ 하드웨어 개발
    인체 수관절이 운동하고자 할 때 발생하는 근전도 신호를 측정하여 인공관절을 구동시키는 장치를 개발하고자 한다.


  • 목차(Contents) 

    1. 3. 과제별 세부 집행내역...1
    2. 개발결과의견서...4
    3. 최종보고요약서(초록)...5
    4. 목차...7
    5. 제1장 서론...8
    6. 제1절 과제 배경 및 필요성...8
    7. 제2절 과제 개요...8
    8. 제2장 과제개발 내용 및 방법...9
    9. 제1절 수관절의 해부학적...
    1. 3. 과제별 세부 집행내역...1
    2. 개발결과의견서...4
    3. 최종보고요약서(초록)...5
    4. 목차...7
    5. 제1장 서론...8
    6. 제1절 과제 배경 및 필요성...8
    7. 제2절 과제 개요...8
    8. 제2장 과제개발 내용 및 방법...9
    9. 제1절 수관절의 해부학적 구조...9
    10. 제2절 상지 보조로봇의 운동패턴 정의 및 근육 선정...10
    11. 제3절 근전도 신호 측정 장치의 선정 및 구성 ...12
    12. 제4절 신호 분석 알고리즘...22
    13. 제3장 사업성과...31
    14. 제1절 기술적 성과...31
    15. 제2절 경제적 성과...31
    16. 제4장 결론...31
    17. 제1절 결론...32
    18. 제2절 향후 계획...33
    19. 참고문헌...33
  • 참고문헌

    1. 전체(0)
    2. 논문(0)
    3. 특허(0)
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