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힘 보조형 전동 휠체어를 위한 구동 의지 제어 시스템 개발
Development of the Driving-will Control System for a Power-assisted Electric Wheelchair 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.13 no.3, 2012년, pp.1296 - 1301  

공정식 (인덕대학교 기계설계과) ,  이보희 (세명대학교 전기공학과)

초록
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본 논문은 힘 보조형 휠체어에 있어 사용자의 구동 의지력을 측정하고 이를 통해 사용자의 구동 의지에 따른 휠체어 구동 제어를 수행할 수 있는 시스템 개발에 관한 논문이다. 최근 고령자의 증가에 따른 다양한 편의 기구가 증가되고 있으며 이에 따라 휠체어에 대한 관심이 증가되고 있다. 특히 힘 보조형 휠체어의 경우 기존의 전동 휠체어가 갖고 있는 운동 부족 등의 문제점을 해결할 수 있도록 고안된 휠체어이다. 본 논문에서는 이러한 힘 보조형 휠체어에 있어 사용자의 구동 의지력을 측정할 수 있는 센서를 제안하였고 이를 통해 사용자의 구동 의지력에 따른 휠체어 제어를 수행하였으며 이를 실험을 통해 검증하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper deals with development of the driving-will control system in power-assisted electric wheelchair. Nowadays, population of elderly people has been increased rapidly, and also an electric wheelchair has been considered as the device for the elderly. Especially, power-assisted electric wheelc...

주제어

#Power-assisted   #Electric wheelchair   #Driving-will force   #m ${\backslash}$Motion control  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 논문에서는 직진 및 회전에 대해 실험을 수행하였으며, 각각 수동 휠체어에서의 구동 특성과 힘 보조형 휠체어에서의 구동 특성을 분석하였다. 본 실험을 수행함에 있어 본 논문에서는 64kg의 20대 후반 신체 건강한 남성을 토대로 실험을 실시하였으며 각 실험은 10회 실시하였다.
  • 본 논문은 힘 보조형 휠체어를 위한 구동 의지력 측정 센서를 개발하였으며, 이를 통해 사용자의 구동 의지력을 측정하였다. 또한 이 측정된 구동의지력을 토대로 사용자의 구동 의지력에 따라 힘을 보조해 줄 수 있는 힘 보조형 휠체어 구동 알고리즘을 구현하였으며 이를 실험을 통해 수동 휠체어와 유사한 특성을 갖으면서도 보다 적은 힘으로 많은 거리를 이동함을 실험을 통해 검증하였다.
  • 이에 본 논문에서는 먼저 기존의 수동형 휠체어를 전동화 시키기 위한 모터 및 이 휠체어를 힘 보조형 휠체어로 손쉽게 변환 시킬 수 있는 구동 의지력 측정 센서를 개발하였다. 개발된 구동 의지력 센서의 특성 및 이를 통한 사용자의 구동 의지력 측정 성능을 평가한 후 이를 토대로 사용자의 구동 의지력에 따른 휠체어를 제어할 수 있는 제어기를 개발하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
힘 보조형 휠체어와 관련하여 진행되고 있는 연구는? 이는 기존의 수동 휠체어가 갖고있는 비평탄 지형에서의 휠체어 구동 시 발생되는 문제점을 해결하면서 사용자의 운동성을 향상시킬 수 있는 장점을 지녔기에 이에 대한 다양한 연구가 진행되었다. 먼저 힘 보조형 휠체어의 기본 구동[6], 평지 및 언덕에서의 위험성을 회피하기 위한 연구[7,8], 정확한 구동 의지력을 측정하기 위한 다양한 센서 개발[9,10] 등이 이루어지고 있다. 하지만 기존의 힘 조보형 휠체어를 위한 센서의 경우에는 장착 편리성 문제 및 사용자의 구동 의지력을 파악하기 위한 제조 단가 등의 문제가 제기되고 있다.
힘 보조형 전동 휠체어는 어떤 장점을 갖고 있는가? 이에 이러한 전동 휠체어와 수동 휠체어의 장점을 접목한 힘 보조형 전동 휠체어에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다. 이는 기존의 수동 휠체어가 갖고있는 비평탄 지형에서의 휠체어 구동 시 발생되는 문제점을 해결하면서 사용자의 운동성을 향상시킬 수 있는 장점을 지녔기에 이에 대한 다양한 연구가 진행되었다. 먼저 힘 보조형 휠체어의 기본 구동[6], 평지 및 언덕에서의 위험성을 회피하기 위한 연구[7,8], 정확한 구동 의지력을 측정하기 위한 다양한 센서 개발[9,10] 등이 이루어지고 있다.
기술적 요구를 해소할 수 있는 다양한 기술을 적용한 대표적인 장치의 예는? 또한 고령자는 근력 감퇴, 반응성 저하등으로 인해 생활 반경이 축소될 것으로 예상되며, 이를 극복할수 있는 사용자의 기술적 요구를 해소할 수 있는 다양한 기술 개발이 진행되고 있다. 이에 대한 대표적인 장치는 휠체어[1,2], 보행보조기[3-5]등이 있다. 이들 중에서 휠체어의 경우에는 대부분 하지 근력이 부족한 분들을 위한 장치로써 사용 방식에 따라 스스로 구동하는 휠체어와 도우미 도움으로 이동하는 방식으로 나눌 수 있다.
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참고문헌 (10)

  1. Rechard Simpson, Edmund LoPrestic, Steve Hayashi, and Illah Nourbakhsh, "The Smart Wheelchair Compoent System," Journal of Rehabilitation Research and Developement, Vol. 41, No 3B, pp.429-442, 2004. 

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  2. Sakiko Tashiro and Toshiyuki Murakami, "Step Passage Control of a Power-Assisted Wheelchair for a Caregiver," IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 55, No. 4, pp. 1715-1721, 2008. 

    상세보기 crossref

  3. Yasuhiro Nemoto, Saku Egawa, Atshshi Koseki, Shizuko Hattori, Takeshi Ishii, and Masakatsu Fujie, "Power-Assisted Walking Support System for Elderly," Int. Conf. of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, Vol. 20, No. 5, pp. 2693-2695, 1998. 

  4. Aaron Morris, Raghavendra Donamukkala, anuj Kapuria, Aaron Steinfeld, Judith T, Matthews, Jacqueline Dunbar-Jacob, and Sebastian Thrun, "A Robotic Walkier That Provides Guidance," Int. Conf. on Robotics and Automation, pp.25-30, 2003. 

  5. J.S. Kong, D.K, Lee, Y.S. Nam, B.H. Lee, and E.H. Lee, "Optimized Walking Will Recognizing System of the Walking Aid with the Fuzzy Algorithm," Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems, Vol. 18, No. 5, 2008. 

  6. R. A. Cooper, T. A. Corfman, S. G. Fitzgerald, M. L. Boninger, D. M. Spaeth, W. Ammer, and J. Arva, "Performance Assessment of a Pushrim- activated Power-Assisted Wheelchair Control System," IEEE Trans. Control System Technology, Vol. 10, No. 1, pp. 121-126, 2002. 

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  7. Y. Takahashi, S. Ogawa, and S. Machida, "Front Wheel Raising and Inverse Pendulum Control of Power Assist Wheelchair Robot," In Proc. IEEE IEOCN, pp. 668-673, 1999. 

  8. H. Seki and S. Tadakuma, "Straight and circular Road Driving Control for Power Assisted Wheelchair Based on Fuzzy Algorithm," IEEE IECON, pp. 3898-3903, 2006. 

  9. Chung-Hsien Kuo, Jia-Wun Siao and Kuo-Wei Chiu, "Development of an Intelligent Powe Assisted Wheelchair Using Fuzzy Control Systems," Int. Conf. on Systems, Man and Cybernetics, pp. 2578-2583, 2008. 

  10. Yuusuke Oonishi, Sehoon Oh, and Yoichi Hori, "A New Control Method for Power-Assisted Wheelchair Based on the Surface Myoeletric Signal," IEEE Trans. on Industrial Electronics, Vol. 57, No. 9, pp. 3191-3196, 2010. 

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