초록 ▼

본 과제는 기존의 Force-Platform의 단점을 보완하고자, 기존에 적용된 Loadcell 및 Piezo 타입을 지향하고, 2D & 3D 압력검출센서를 적용하는 새로운 방식으로 개발하는 것임

기존 압력분포측정은 지면에 닿는 면적에 대한 Normal Pressure 분포를 생성하고, 기존 지면반력 측정은 지면에 닿는 압력중심점에서의 3차원 힘 벡터를 생성하지만, 본 과제는 Normal Pressure Profile과 Force Vector를 동시에 측정가능한 편리함이 있음

기존의 플랫폼은 2개의 압력이

본 과제는 기존의 Force-Platform의 단점을 보완하고자, 기존에 적용된 Loadcell 및 Piezo 타입을 지향하고, 2D & 3D 압력검출센서를 적용하는 새로운 방식으로 개발하는 것임

기존 압력분포측정은 지면에 닿는 면적에 대한 Normal Pressure 분포를 생성하고, 기존 지면반력 측정은 지면에 닿는 압력중심점에서의 3차원 힘 벡터를 생성하지만, 본 과제는 Normal Pressure Profile과 Force Vector를 동시에 측정가능한 편리함이 있음

기존의 플랫폼은 2개의 압력이 인가될 때 Ground contact point 2개가 1개로 표시되므로,CoP(center of pressure)에 모든 힘이 집중되어 결과가 1포인트로 나타나고 있으나, 본 기술은 Ground contact point 2개가 2개로 표시되므로, 기존 Force Platform의 장점을 유지하면서 압력분포까지 측정이 용이함

본 기술을 사용하는 Force-platform은 경량화가 용이하여 설치와 이동이 편리하고, Stand alone 타입으로 작동하여 사용이 편리하고, 광섬유 센서를 자체 개발하므로 저렴한 제조원가를 제공함

Cutting, Landing 등의 Weight Shift 기전을 보다 쉽게 하고 Force-platform과 압력분포측정 시스템의 이점을 모두 구현하여 기본적인 스포츠 동작 분석과 코칭의 과학화를 쉽게하기 위한 것임

최종목표는 3차원 힘 벡터 측정으로, 2차원 압력분포측정과 3차원 힘측정을 위한 일체형 제품임

주관기관 연구내용은 2D & 3D Force Vector Sensor 모듈 플랫폼 설계, Force Vector Sensor 모듈 개발사양서 작성, 센서 인터페이스 및 데이터 송수신부 회로 설계
참여기관 연구내용은 센서모듈 압력분포 분석용 알고리즘 개발과 모니터링 소프트웨어 설계
위탁기관 연구내용은 스포츠현장 평가용 연구보고서와 논문

연구실적은 시작품 14종, 시제품 6종, 특허출원 6건, 프로그램등록 1건, 논문 3건, 학술대회 4건

( 출처 : 요약서 )

Abstract ▼

This project was designed to develop a new type of force-platform (hybrid optic fiber technique) which could enhance weaknesses of conventional force-platform and pressure mattress together. Conventional pressure matress is representing only pressure contour of normal component without showing shear

This project was designed to develop a new type of force-platform (hybrid optic fiber technique) which could enhance weaknesses of conventional force-platform and pressure mattress together. Conventional pressure matress is representing only pressure contour of normal component without showing shear components such as anteroposteria and mediolateral components. Conventional force-platform can demonstrate three-dimensional compoents of ground reaction forces but it can not discriminate two feet support from a single foot support due to a repsentation of center of pressure (COP) only. This ‘Smart Force-platform’ could demonstrate normal pressure profile and 3D force vector simultaneously in a one device. In addition, it would be a light, protable, and convienient device in utilization and installation. The price of ‘Smart Force-platform’ would be cheap since optic fiber is quite cheaper than conventional loadcells or piezo type sensors. This ‘Smart Force-platform’ could conveniently measure force and pressure profile together in many sports activities including cutting and landing tasks. Due to the ability of simultaneous measures of force and pressure profile, it could diversely used in sports motion analysis and scientific coaching approac^h. Final goal of this project at the end of 2^nd year research is to meaure 3-dimensinal forces. First year goal of this project was to develop the device measuring 2-dimensinal pressure profiles. As of results of one year research, the head institute successfully designed the platform of 2-dimensional force vector sensor module, produced developmental specification of 2-dimensional force vector sensor module, and developed emitting-receving circuit device of hybrid fibers and optic sensors.
Involved company developed the algorithms of pressure profile analysis and monitoring software. Commissioned research institute produced the reports of normal profiles of sports tasks and research articles. The products of one year research are 3 patents, 1 software patent registration, 1 domestic rearch article publications, 2 conference presentaitons, and 1 industry-school-research collaboration seminar.

( 출처 : SUMMARY )

목차 Contents

• 표지 ... 1제 출 문 ... 2보고서 요약서 ... 4요 약 문 ... 6S U M M A R Y ... 8CONTENTS ... 9목차 ... 10표목차 ... 14그림목차 ... 20제 1 장 기술개발과제의 개요 ... 44 제 1 절 연구개발의 목적 ... 44 1. 연구 개요 ... 44 2. 지면반력기 ... 46 3. 보행분석기 ... 52 4. 모션캡쳐 시스템 ... 57 5. 2차원 압력검출기 ... 60 제 2 절 연구개발의 필요성 ... 65 1. 개발 필요성 ... 65 2. 기술의 독창성 ... 68 제 3 절 기술개발로 예상되는 파급 효과 ... 77 1. 기술적 파급효과 ... 77 2. 경제적 파급효과 ... 88 3. 향후 전망 ... 90제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 93 제 1 절 국내외 기술개발 현황 ... 93 1. 기술개발 현황 ... 93 2. 생산현황 ... 116 3. 기술개발 준비현황 ... 118 제 2 절 국내외 시장현황 ... 122 1. 국내외 관련 특허 분석 ... 122 2. 지적재산권 확보 전략 ... 129제 3 장 기술개발 내용, 방법 및 결과 ... 131 제 1 절 기술개발목표 ... 131 1. 기술개발 최종목표 ... 131 2. 연차별 기술개발 목표 ... 132 3. 주요 업무 내용 ... 134 제 2 절 연구개발결과 ... 145 1. Force Platform 개발결과 요약 ... 145 2. 경쟁사 지면반력기 적용 시험 ... 147 3. 시제품 제작 요약 ... 151 4. 시험 기술 ... 165 5. 실적 ... 181 6. 상품화 기술 ... 203 7. 시험 평가 ... 205 제 3 절 세부 개발내용 및 방법 ... 218 1. Force-platform 설계 ... 218 2. Force-platform 센서모듈 설계 ... 222 3. 제어기 개발 ... 264 5. 압력분포 분석용 알고리즘 개발 ... 300 6. Force-Platform 하드웨어와 센서통신부 결합을 위한 테스트 ... 310 7. 센서하드웨어 데이터의 모니터링 소프트웨어 UI설계 ... 331 8. 스포츠현장 평가 및 TASK별 시나리오 설계 ... 341제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 362 제 1 절 연구개발 목표 달성도 ... 362 1. 성과목표 및 성과지표 계획 ... 362 2. 핵심 개발 성과 내용 ... 364 제 2 절 관련분야 기술발전 기대효과 ... 376 1. 기술적측면 ... 376 2. 경제·산업적 측면 ... 377제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 379 제 1 절 타 연구에의 응용 ... 379 1. 응용분야 ... 379 2. 예상문제점 및 극복방안 ... 380 3. 파급효과 ... 381 제 2 절 사업화 추진 방안 ... 381 1. 개발기술의 사업화 계획 ... 381 2. 개발의 정도 및 사업화 일정 ... 384 3. 인적, 물적 자원 확보 전략 ... 386 4. 수요처 발굴 및 마케팅 전략 ... 387 5. 단계별 실행계획 수립 ... 388 6. 자금운용 방안 ... 389 제 3 절 추가연구의 필요성 ... 392 1. 실시간 스포츠 동작에 따른 지면반력측정 및 관리서비스 ... 392제 6 장 기술개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 394제 7 장 참고문헌 ... 396첨 부 ... 398끝페이지 ... 466