$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

상·하향 계단보행을 위한 근전도 신호 기반 보행단계 인식
Gait Phase Recognition based on EMG Signal for Stairs Ascending and Stairs Descending 원문보기

Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers = 전자공학회논문지, v.52 no.3, 2015년, pp.181 - 189  

이미란 (인하대학교 전자공학과) ,  류재환 (인하대학교 전자공학과) ,  김상호 (인하대학교 전자공학과) ,  김덕환 (인하대학교 전자공학과)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

동력의족은 하지 절단 환자나 다리근력이 부족한 사람들의 보행 보조를 위해 사용된다. 동력의족의 자연스러운 구동을 위해 선 보행단계가 잘 분류되어야 한다. 물리센서를 이용하여 보행단계를 분류하는 기존 연구는 동력의족이 사전에 훈련된 보행속도로만 재현되는 단점이 있다. 따라서 본 논문에서는 물리센서를 사용하지 않고, 근전도 신호만을 이용하여 오르막, 내리막 계단보행을 각각 4단계로 분류하는 방법을 제안한다. 근전도 신호를 RMS, VAR, MAV, SSC, ZC, WAMP 특징으로 산출하여 LDA(Linear Discriminant Analysis) 분류기를 통해 보행단계를 인식한다. 훈련 단계에서는 AHRS센서를 이용하여 무릎각도 변화에 따른 보행단계 범위를 생성한다. 실험 결과, 선행 연구의 경우 오르막 보행에서 평균 58.5%, 내리막 보행에서 35.3%의 정확도를 보인다. 반면, 제안하는 방법은 오르막 보행에서 평균 85.6%, 내리막 보행에서 69.5%의 인식률을 보인다. 또한, 본 연구를 통해 개별 근육 별 보행단계 평균 인식률을 분석하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Powered prosthesis is used to assist walking of people with an amputated lower limb and/or weak leg strength. The accurate gait phase classification is indispensable in smooth movement control of the powered prosthesis. In previous gait phase classification using physical sensors, there is limitatio...

주제어

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

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

문제 정의

  • [9] 이 연구에서는 발바닥의 앞/뒷꿈치를 기준으로 계단 내려가기, 오르기, 평지보행, 장애물 보행 등 총 7개의 보행모드를 분류하였다. 또한, 분류기 종류와 윈도우 사이즈가 분류 정확도에 미치는 영향에 대해 연구하였다. 그러나 근전도 신호를 이용하여 계단보행단계를 인식하는 연구는 미미한 실정이다.
  • 본 논문에서는 근전도 신호만으로 오르막과 내리막 계단보행을 각각 4단계로 분류하는 방법을 제안하였다. 결과적으로 개별 근육 별 보행단계의 평균 인식률을 분석함으로써 각 보행단계에 도움이 되는 근육과 그렇지 않은 근육을 확인할 수 있었다.
  • 본 논문에서는 근전도 신호만을 이용하여 계단보행 4단계를 분류하고 이에 따른 개별 근육 별 보행단계 인식률을 산출한다. 보행단계는 동력의족 제어에 유용하도록 계단보행에서 핵심이 되는 보행 4단계로 분류되어지며, 오르막 보행은 Weight acceptance, Pull-up, Forward continuance, Foot clearance으로 정의한다.
  • 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위하여 근전도 신호만으로 오르막과 내리막 계단보행단계를 분류하는 방법에 대해 제안한다. 먼저, 정상인의 계단보행 관찰을 통해 무릎 각도 변화가 일정한 패턴을 보이며, 이를 통해 각 보행단계 범위를 분류할 수 있다는 점을 발견하였다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
동력의족을 이용한 계단보행단계 분류에 대한 기존 연구는 물리적인 센서를 통해 분류하는데 이런 방법의 문제점은? 동력의족을 이용한 계단보행단계 분류에 대한 기존 연구는 물리적인 센서(압력, 가속도, 각도, 모션카메라 등)를 통해 분류하고 있다.[2-4] 이러한 방법은 센서가 항상 동력의족에 탑재되어야하기 때문에 의족 무게에 영향을 줄 수 있다. 또한, 사용자의 의도에 따른 보행이 아니라 물리센서를 이용하여 사전에 훈련된 속도로만 재현되어 사람이 동력의족에 이끌려 가는 느낌을 받을 수 있다는 단점을 지니고 있다.[5]
동력의족 사용 목적은? 동력의족은 하지 절단 환자나 다리근력이 부족한 사람들의 보행 보조를 위해 사용된다. 동력의족의 자연스러운 구동을 위해 선 보행단계가 잘 분류되어야 한다.
동력의족의 자연스러운 구동을 위해 필요한 것은? 동력의족은 하지 절단 환자나 다리근력이 부족한 사람들의 보행 보조를 위해 사용된다. 동력의족의 자연스러운 구동을 위해 선 보행단계가 잘 분류되어야 한다. 물리센서를 이용하여 보행단계를 분류하는 기존 연구는 동력의족이 사전에 훈련된 보행속도로만 재현되는 단점이 있다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (13)

  1. H-J. Cho, K-H. Kang, H-C. Park, M-S. Kang, Y-S. Choi, T-K. Kim, S-J. Yoon, "Effect of Inclined Backward and Forward Walking Training on Muscle Strength and Electromyographic Activity", Journal of the Society of Living Environment System of Korea, Vol.16, No.2, pp186-193, April 2009. 

  2. J-Y. Jung, Y-S. Yang, Y-W. Won, J-J Kim, "Development of Wireless Ambulatory Measurement System based on Inertial Sensors for Gait Analysis and its Application for Diagnosis on Elderly People with Diabetes Mellitus", Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea, Vol.48, No.2, pp38-46, March 2011. 

  3. J-Y. Lee, K-J. Lee, Y-H. Kim, S-H. Lee, S-W. Park, "Development of Gait Analysis Algorithm for Hemiplegic Patients based on Accelerometry", Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea, Vol.41, No.4, pp.231-240, July 2004. 

  4. M-G. Chae, J-Y. Jung, C-J. Park, I-H. Jang, H-S. Park, "Gait Phases Classification using Joint angle and Ground Reaction Force: Application of Backpropagation Neural Networks", Journal of Institute of Control & Robotics and Systems, Vol.18, No.7, pp.644-649, July 2012. 

  5. J-H. Ryu, D-H. Kim, "sEMG Signal Based Gait Phase Recognition Method for Selecting Features and Channels Adaptively", Journal of The Rehabilitation Engineering and Assistive Technology Society, Vol.7, No.2, pp.19-26, December 2013. 

  6. Alison C. Novak, Samantha M. Reid, Patrick A. Costigan, Brenda Brouwer "Stair negotiation alters stability in older adults", Lower Extremity Review, October 2010 

  7. H-S. Cho, Y-H. Chang, J-C Ryu, M-S. Mun, C-B. Kim, "Analysis of Stair walking characteristics for the development of Exoskeletal walking Assist Robot", Journal of The Rehabilitation Engineering and Assistive Technology Society of Korea, Vol.6, No.2, pp.15-22, December 2012. 

  8. E-S. Kim, "Trajectory Generation Schemes for Bipedal Ascending and Descending Stairs using Genetic Algorithm(GA)", University of Dong-A, February 2010. 

  9. H.Huang, T.A. Kuiken and R.D. Lipschutz, "A Strategy for Identifying Locomotion Modes Using Surface Electromyography," The Journal of Biomedical Engineering, IEEE Transactions on, Vol. 56, No.1, pp.65-73,January 2009. 

  10. A.Phinyomark, S.Hirunviriya, C.Limsakul, P.Phukpattaranont, "Evaluation of EMG Feature Extraction for Hand Movement Recognition Based on Euclidean Distance and Standard Deviation", in Proc. of ECTI-CON Conf. on 2010 International Conference, pp.856-860, Chiang Mai, Thailand, May 2010. 

  11. Boris I. Prilutsky, Ludmila N. Petrova, Leonid M. Raitsin, "Comparison of Mechanical energy expenditure of joint moments and muscle forces during human locomotion", The Journal of Biomechanics, Vol.29, No.4, pp.405-415, April 1996. 

  12. S-H. Kim, J-H. Ryu, D-H. Kim, "Gait phase classification for Stair walking using Feature Extraction and Muscle selection based on EMG Signals", in Proc. of IEEK Conf. on Summer Conference, Vol.37, No.1, pp.1053-1056, Jeju, Korea, June 2014. 

  13. A.Phinyomark, P.Phukpattaranont, C.Limsakul, "Feature reduction and selection for EMG signal classification", The Journal of Expert Systems with Applications, Vol.39, No.8, pp.7420-7431, June 2012. 

저자의 다른 논문 :

LOADING...
섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로