휠체어는 지체장애인이나 노약자의 대표적 보조이동수단으로 가장 많이 이용되고 있는 재활보조기구이다. 일반적으로 수동휠체어 이용자는 대부분 자립적 생활 및 직업적 재활이 가능함에도 불구하고 어려움을 격고 있다. 이것은 휠체어를 직접적인 이동수단으로 이용하게 됨으로 원거리 이동 시 휠체어 이송문제가 항상 수반되기 때문이다. 이에 휠체어이용자가 자립생활 및 직업재활이 가능하기 위해서는 휠체어 이송문제가 최우선적으로 해결되어야만 한다. 따라서 본 연구에서는 차량용 휠체어 이송시스템에 대한 국내외 출시제품과 특허기술을 조사하고 분석하여 새로운 시스템의 차량용 휠체어 이송을 위한 보조메커니즘을 제안하였다. 본 연구에서 제안된 차량용 휠체어 이송메커니즘은 기존의 휠체어 이용자 이동지원을 위한 차량용 휠체어 이송시스템의 단점을 해소하고 국내 장애인복지차량 구조에 부합되도록 하기위해 제안되었다. 본 제안된 메커니즘을 적용함으로써 차량 루프에 설치되는 수납공간이 일반적으로 활용되고 있는 레저수납공간과 차이가 없어지게 됨으로써 사용자의 호응도를 높여줄 수 있으며, 이렇게 작아진 수납공간은 주행 시 공기저항의 단점을 줄일 수 있게 될 것이다. 또한 현 국내복지차량의 구조에 부합하게 되어 소형세단에서부터 SUV차량까지 적용범위에 대한 제한이 없어지게 됨으로써 이용자에게는 선택에 대한 폭이 넓어지게 될 것이다.
휠체어는 지체장애인이나 노약자의 대표적 보조이동수단으로 가장 많이 이용되고 있는 재활보조기구이다. 일반적으로 수동휠체어 이용자는 대부분 자립적 생활 및 직업적 재활이 가능함에도 불구하고 어려움을 격고 있다. 이것은 휠체어를 직접적인 이동수단으로 이용하게 됨으로 원거리 이동 시 휠체어 이송문제가 항상 수반되기 때문이다. 이에 휠체어이용자가 자립생활 및 직업재활이 가능하기 위해서는 휠체어 이송문제가 최우선적으로 해결되어야만 한다. 따라서 본 연구에서는 차량용 휠체어 이송시스템에 대한 국내외 출시제품과 특허기술을 조사하고 분석하여 새로운 시스템의 차량용 휠체어 이송을 위한 보조메커니즘을 제안하였다. 본 연구에서 제안된 차량용 휠체어 이송메커니즘은 기존의 휠체어 이용자 이동지원을 위한 차량용 휠체어 이송시스템의 단점을 해소하고 국내 장애인복지차량 구조에 부합되도록 하기위해 제안되었다. 본 제안된 메커니즘을 적용함으로써 차량 루프에 설치되는 수납공간이 일반적으로 활용되고 있는 레저수납공간과 차이가 없어지게 됨으로써 사용자의 호응도를 높여줄 수 있으며, 이렇게 작아진 수납공간은 주행 시 공기저항의 단점을 줄일 수 있게 될 것이다. 또한 현 국내복지차량의 구조에 부합하게 되어 소형세단에서부터 SUV차량까지 적용범위에 대한 제한이 없어지게 됨으로써 이용자에게는 선택에 대한 폭이 넓어지게 될 것이다.
A wheelchair is a typical mobility aid for the physically disabled or the old and the weak, and is the most commonly used rehabilitation aid. In general, most of users of manual wheelchair have difficulty though vocational rehabilitation and independent living is possible. The reason is that long-di...
A wheelchair is a typical mobility aid for the physically disabled or the old and the weak, and is the most commonly used rehabilitation aid. In general, most of users of manual wheelchair have difficulty though vocational rehabilitation and independent living is possible. The reason is that long-distance movement is always accompanied with wheelchair transfer problem because a wheelchair is used as direct means of transport. Hence, the wheelchair transfer problem should be first solved in order that a wheelchair user can independently live. Therefore, this study examined and analyzed the domestic and overseas launched products and patented technologies of wheelchair transfer system for vehicle, and proposed a wheelchair transfer mechanism of a new system for vehicle. This study proposed a wheelchair transfer mechanism for vehicle in order to remove the disadvantage of wheelchair transfer system for vehicle to support the conventional wheelchair user's movement, and in order to conform with the structure of domestic welfare vehicle for the disabled. Because a difference between storage space installed in the roof of vehicle and storage space for leisure, which is generally utilized, gets to disappear by applying this proposed mechanism, popularity among users can be increased. And storage space that has become smaller like this will be capable of decreasing the disadvantage of air resistance in traveling. Besides, because of getting to conform with the structure of welfare vehicle, restrictions on the application range will disappear from small sedan to SUV. Therefore, users can have more choices.
A wheelchair is a typical mobility aid for the physically disabled or the old and the weak, and is the most commonly used rehabilitation aid. In general, most of users of manual wheelchair have difficulty though vocational rehabilitation and independent living is possible. The reason is that long-distance movement is always accompanied with wheelchair transfer problem because a wheelchair is used as direct means of transport. Hence, the wheelchair transfer problem should be first solved in order that a wheelchair user can independently live. Therefore, this study examined and analyzed the domestic and overseas launched products and patented technologies of wheelchair transfer system for vehicle, and proposed a wheelchair transfer mechanism of a new system for vehicle. This study proposed a wheelchair transfer mechanism for vehicle in order to remove the disadvantage of wheelchair transfer system for vehicle to support the conventional wheelchair user's movement, and in order to conform with the structure of domestic welfare vehicle for the disabled. Because a difference between storage space installed in the roof of vehicle and storage space for leisure, which is generally utilized, gets to disappear by applying this proposed mechanism, popularity among users can be increased. And storage space that has become smaller like this will be capable of decreasing the disadvantage of air resistance in traveling. Besides, because of getting to conform with the structure of welfare vehicle, restrictions on the application range will disappear from small sedan to SUV. Therefore, users can have more choices.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 선진기술 및 출시제품의 기술동향을 파악하고 분석하여 국내의 장애인 복지법과 복지차량의 실정에 부합하는 차량용 휠체어 이송을 위한 보조메커니즘을 제안하고자 한다.
뿐만 아니라 휠체어를 이용하는 장애인이나 노약자의 대부분은 근력이 약하여 세단 이상의 차량을 스스로 탑승하는데 어려움이 있어 적용 차량에 제한이 있다. 따라서 본 연구에서는 휠체어를 차량의 루프에 수납하는 방식과 트렁크에 직접 수납하는 방식을 융합하여 차량의 루프에는 매니퓰레이터만을 장착하여 루프의 수납공간을 최소화하고, 휠체어의 수납공간은 기존의 트렁크를 활용하여 최적으로 수납할 수 있는 차량용 휠체어 이송수납메커니즘을 제안하고자 한다. 그리고 본 연구에서 제안한 차량용 휠체어 이송을 위한 보조메커니즘을 개념적으로 나타내면 그림 1과 같다.
본 연구에서는 차량용 휠체어 이송시스템에 대한 국내외 출시제품과 특허기술을 조사하고 분석하여 기존의 휠체어 이용자 이동지원을 위한 차량용 휠체어 자동이송수납시스템의 단점을 보완하는 새로운 방식의 메커니즘을 제안하였다. 본 연구에서 제안된 차량용 휠체어 이송을 위한 보조메커니즘은 크게 이송메커니즘과 수납메커니즘으로 구성된다.
제안 방법
또한, 본 텔레스코픽 매니퓰레이터에 있어서 신축 메커니즘은 크기와 중량 측면에서는 불리한 점이 있으나, 구동에 따른 마찰저항이 적고 신축유효길이 확보에 유리한 볼스크류-리니어 베어링가이드 메커니즘으로 하였다. 둘째로 트렁크 후미로 이송된 휠체어를 트렁크 내로 수납하고 고정하는 트렁크 수납호이스트 메커니즘에는 슬라이딩 리프트 메커니즘과 로테이팅 리프트 메커니즘에 대하여 검토하여, 트렁크의 공간을 충분히 활용할 수 있어 국내 장애인복지차량의 구조에 대응이 용이하고, 구성이 간단하여 제작에 유리한 슬라이딩 리프트 메커니즘으로 하였다. 본 연구에서 제안된 차량용 휠체어 이송을 위한 보조메커니즘의 단계별 작동상태를 그림 7에 나타내었다.
첫째로 운전석에서 트렁크 후미까지 휠체어를 이송하는 수단의 매니퓰레이터는 텔레스코픽 방식으로 하였다. 또한, 본 텔레스코픽 매니퓰레이터에 있어서 신축 메커니즘은 크기와 중량 측면에서는 불리한 점이 있으나, 구동에 따른 마찰저항이 적고 신축유효길이 확보에 유리한 볼스크류-리니어 베어링가이드 메커니즘으로 하였다. 둘째로 트렁크 후미로 이송된 휠체어를 트렁크 내로 수납하고 고정하는 트렁크 수납호이스트 메커니즘에는 슬라이딩 리프트 메커니즘과 로테이팅 리프트 메커니즘에 대하여 검토하여, 트렁크의 공간을 충분히 활용할 수 있어 국내 장애인복지차량의 구조에 대응이 용이하고, 구성이 간단하여 제작에 유리한 슬라이딩 리프트 메커니즘으로 하였다.
또한 차량 루프의 한정된 공간에 용이한 수납을 위해서는 일정길이 이하의 암으로 구성되어야 하며, 이를 위해서는 다관절로의 구성이 필수적이다. 먼저 휠체어이송매니퓰레이터의 조건을 만족하는 형식선정을 위해 3가지 케이스에 대하여 검토하였으며, 그 예를 그림 2에 나타내었다. 본 예에서 그림 2의 (a)는 다수의 회전 관절에 의해 상하방향으로 모션이 이루어지는 암을 가지는 수직방식(Vertical type)을 나타내고, 그림 2의 (b)는 다수의 회전관절에 의해 수평방향으로 모션이 이루어지는 암을 가지는 수평방식 (Scara type)을 나타낸다.
그리고 그림 2의 (c)는 다수의 회전 관절이 아닌 신축 파이프에 의해 전후 방향으로 모션이 이루어지는 하는 텔레스코픽방식 (Telescopic type)을 나타낸다. 본 매니퓰레이터 방식선정에서는 외팔보 모멘트 지지하중에 강하고 제어가 용이하며, 루프에 수납을 위한 접는 조건과 공간활용에서 유리한 텔레스코픽방식으로 하였다. 여기서 제안된 텔레스코픽 메커니즘의 핵심은 텔레스코픽 파이프(암)의 신축메커니즘이라 할 수 있다.
본 연구에서는 차량용 휠체어 이송시스템에 대한 국내외 출시제품과 특허기술을 조사하고 분석하여 기존의 휠체어 이용자 이동지원을 위한 차량용 휠체어 자동이송수납시스템의 단점을 보완하는 새로운 방식의 메커니즘을 제안하였다. 본 연구에서 제안된 차량용 휠체어 이송을 위한 보조메커니즘은 크게 이송메커니즘과 수납메커니즘으로 구성된다. 여기서 휠체어 이송메커니즘은 매니퓰레이터로 구성되며, 차량의 루프에 설치되어 운전석에서 트렁크 위치까지 휠체어를 이송하는 기능을 한다.
본 연구에서 제안된 차량용 휠체어 이송을 위한 보조메커니즘은 크게 휠체어 이송매니퓰레이터와 수납호이스트로 구성된다. 운전석에서 트렁크 후미까지 휠체어를 이송하는 수단의 매니퓰레이터는 차량의 톱-루프에 설치되며, 트렁크 후미로 이송된 휠체어를 트렁크 내로 수납하고 고정하는 수납호이스트는 트렁크 내부에 설치된다.
본 예에서 그림 3의 (a)는 볼 스크류, 렉 기어와 베벨기어로 구성되어 하나의 구동기로 구동 되는 볼스크류 렉-베벨기어 메커니즘을 나타내고, 그림 3의 (b)는 볼스크류, 리니어 베어링, 스퍼기어 메커니즘으로 구성되고, 이송구동 볼스크류에 가공된 슬롯 홈을 가이드로 하여 스퍼기어가 선형이동하면서 회전력을 전달하도록 구성되어 하나의 구동 볼스크류외에 가이드용 볼스크류를 부가하여 이를 가이드로 하여 스퍼기어가 선형이동하면서 회전력을 전달하도록 구성되어 하나의 구동기로 구동되는 볼스크류-리니어 베어링 가이드 메커니즘을 나타낸다. 본 텔레스코픽 매니퓰레이터 메커니즘의 검토 및 선정에서는 마찰저항이 적고 유효 신축범위가 큰 볼스크류-리니어 베어링 가이드 메커니즘으로 결정하였으며, 본 메커니즘의 구성을 나타내면 그림 4와 같다.
본 트렁크 수납메커니즘은 상기에서 제안한 이송매니퓰레이터 메커니즘에 의해 차량 후미로 이송된 휠체어를 트렁크 내로 수납하고 고정하는 기능을 하게 되며, 슬라이딩 리프트 메커니즘과 로테이팅 호이스트 메커니즘에 대하여 검토하였다. 먼저, 슬라이딩 리프트 메커니즘은 이송된 휠체어가 수납캐리어에 도킹이 이루어지면, 수납캐리어는 구동모터에 의해 가이드를 따라 슬라이드 되면서 상부로 이동하게 되며, 이때 휠체어를 도킹한 수납캐리어는 상부로 이동하면서 무게중심이 서서히 트렁크 내부로 이동되어 수납캐리어의 자세는 수직 방향에서 수평 방향으로 완전히 전환되게 된다.
또한 구동기의 수를 가능한 줄여 제어를 용이하게 하고 자체중량을 최소화할 필요가 있다. 이에 신축메커니즘 선정을 위하여 볼스크류 렉-베벨기어 메커니즘, 볼스크류-슬롯 가이드 메커니즘 그리고 볼스크류 리니어-베어링 가이드 메커니즘 등 3가지 케이스에 대하여 검토하였으며, 그 예를 그림 3에 나타내었다. 본 예에서 그림 3의 (a)는 볼 스크류, 렉 기어와 베벨기어로 구성되어 하나의 구동기로 구동 되는 볼스크류 렉-베벨기어 메커니즘을 나타내고, 그림 3의 (b)는 볼스크류, 리니어 베어링, 스퍼기어 메커니즘으로 구성되고, 이송구동 볼스크류에 가공된 슬롯 홈을 가이드로 하여 스퍼기어가 선형이동하면서 회전력을 전달하도록 구성되어 하나의 구동 볼스크류외에 가이드용 볼스크류를 부가하여 이를 가이드로 하여 스퍼기어가 선형이동하면서 회전력을 전달하도록 구성되어 하나의 구동기로 구동되는 볼스크류-리니어 베어링 가이드 메커니즘을 나타낸다.
상기와 같이 본 차량용 휠체어 이송을 위한 보조 메커니즘은 크게 차량 루프에 설치되는 이송매니퓰레이터와 트렁크에 설치되는 수납호이스트로 구성된다. 첫째로 운전석에서 트렁크 후미까지 휠체어를 이송하는 수단의 매니퓰레이터는 텔레스코픽 방식으로 하였다. 또한, 본 텔레스코픽 매니퓰레이터에 있어서 신축 메커니즘은 크기와 중량 측면에서는 불리한 점이 있으나, 구동에 따른 마찰저항이 적고 신축유효길이 확보에 유리한 볼스크류-리니어 베어링가이드 메커니즘으로 하였다.
이론/모형
반면에 슬라이딩 리프트 메커니즘은 트렁크의 공간의 활용에 유리하고, 구성이 보다 간단 하여 제작에 용이한 장점이 있다. 따라서 본 트렁크 수납메커니즘의 검토에서는 슬라이딩 리프트 트렁크 수납메커니즘으로 선정하였으며, 본 메커니즘의 구성을 나타내면 그림 6과 같다.
휠체어 수납메커니즘은 호이스트로 구성되며, 차량의 트렁크에 설치되어 이송된 휠체어를 트렁크 내부로 수납하고 고정하여 안전하게 운반하는 기능을 한다. 이를 위하여 휠체어 이송메커니즘인 매니퓰레이터는 하중지지에 강하고 수납보관에 유리한 텔레스코픽 메커니즘을 적용하였고, 휠체어 수납메커니즘은 트렁크 공간 활용에 유리한 슬라이딩 리프트 메커니즘을 적용하였다. 본 연구에서 제안된 차량용 휠체어 이송을 위한 보조메커니즘은 차량 루프의 수납공간을 기존의 메커니즘에 비하여 줄임으로써 이용자의 호응도 제고는 물론 공기저항의 단점을 줄일 수 있게 된다.
성능/효과
이를 위하여 휠체어 이송메커니즘인 매니퓰레이터는 하중지지에 강하고 수납보관에 유리한 텔레스코픽 메커니즘을 적용하였고, 휠체어 수납메커니즘은 트렁크 공간 활용에 유리한 슬라이딩 리프트 메커니즘을 적용하였다. 본 연구에서 제안된 차량용 휠체어 이송을 위한 보조메커니즘은 차량 루프의 수납공간을 기존의 메커니즘에 비하여 줄임으로써 이용자의 호응도 제고는 물론 공기저항의 단점을 줄일 수 있게 된다. 또한 현 국내복지차량의 트렁크구조에 부합하게 되어 적용 차량에 대한 제한이 없어지게 되어 이용자의 선택에 대한 폭이 넓어지게 된다.
후속연구
향후 본 휠체어 이송을 위한 보조메커니즘은 상세설계를 통하여 제작에서 발생할 수 있는 암의 모멘트에 따른 처짐, 구조적 내구성, 구동모터의 토크 그리고 지지하중에 프레임 강도 등을 검토할 것이다. 또한 플로토타입으로 제작되어 질 것이며, 운전시험을 통해 실용성을 검증하게 될 것이다.
본 차량용 휠체어 이송을 위한 보조메커니즘의 구성을 나타내면 그림 8과 같다. 향후 본 휠체어 이송을 위한 보조메커니즘은 상세설계를 통하여 제작에서 발생할 수 있는 암의 모멘트에 따른 처짐, 구조적 내구성, 구동모터의 토크 그리고 지지하중에 프레임 강도 등을 검토할 것이다. 또한 플로토타입으로 제작되어 질 것이며, 운전시험을 통해 실용성을 검증하게 될 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
장애인 복지법에서 재활보조기구란 무엇인가?
장애인 복지법에서는 재활보조기구를 장애의 예방과 보완 및 기능의 향상을 위하여 사용하는 보장구와 일상생활의 편익증진을 위하여 사용하는 생활용품이라고 정의하고 있다. 또한 국제표준화기구(ISO) 뷴류체계에서는 재활기구를 노인과 장애인 등의 저하된 신체적 기능 보완을 위한 생활 전반의 기구나 기기들로 정의하고 있다.
수동휠체어 이용자가 자립적 생활 및 직업적 재활이 가능함에도 불구하고 어려움을 겪는 이유는 무엇인가?
일반적으로 수동휠체어 이용자는 대부분 자립적 생활 및 직업적 재활이 가능함에도 불구하고 어려움을 격고 있다. 이것은 휠체어를 직접적인 이동수단으로 이용하게 됨으로 원거리 이동 시 휠체어 이송문제가 항상 수반되기 때문이다. 이에 휠체어이용자가 자립생활 및 직업재활이 가능하기 위해서는 휠체어 이송문제가 최우선적으로 해결되어야만 한다.
국제표준화기구 분류체계에서 재활기구란 무엇인가?
장애인 복지법에서는 재활보조기구를 장애의 예방과 보완 및 기능의 향상을 위하여 사용하는 보장구와 일상생활의 편익증진을 위하여 사용하는 생활용품이라고 정의하고 있다. 또한 국제표준화기구(ISO) 뷴류체계에서는 재활기구를 노인과 장애인 등의 저하된 신체적 기능 보완을 위한 생활 전반의 기구나 기기들로 정의하고 있다. 이와 같이 장애인 및 노약자에 있어 재활보조기구는 삶과 생활에 밀접하게 관계되며, 이러한 관계는 다양한 연구에서 제시되고 있다.
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