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 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

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

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