초록 ▼

□ 연구개요
◎ 현재 의족 시스템은 대퇴의족 사용자의 보행 편리성 증진을 목표로 연구 개발 되고 있으며 최신의족 제품 트렌드는 공압 또는 유압 실린더를 마이크로프로세서로 제어하며, 수동형 의족(기계식 관절) 보다 정상인의 보행 궤적을 잘 재현하여 편리한 보행을 지원하는 semi-active 형태임.
◎ 그러나 이러한 시스템은 실린더의 압축력을 조절하기 때문에 복합보행환경(경사로, 계단)에서 정밀한 제어가 불가능하여 정상인과 다른 보행 궤적을 보이며 그로 인하여 보행이 부자연스럽고 안전을 보장 할 수 없는 문제가 있음. 이

□ 연구개요
◎ 현재 의족 시스템은 대퇴의족 사용자의 보행 편리성 증진을 목표로 연구 개발 되고 있으며 최신의족 제품 트렌드는 공압 또는 유압 실린더를 마이크로프로세서로 제어하며, 수동형 의족(기계식 관절) 보다 정상인의 보행 궤적을 잘 재현하여 편리한 보행을 지원하는 semi-active 형태임.
◎ 그러나 이러한 시스템은 실린더의 압축력을 조절하기 때문에 복합보행환경(경사로, 계단)에서 정밀한 제어가 불가능하여 정상인과 다른 보행 궤적을 보이며 그로 인하여 보행이 부자연스럽고 안전을 보장 할 수 없는 문제가 있음. 이를 개선하기 위해 마이크로프로세서, 다양한 센서와 구동기를 내장하여 환경 적응이 가능한 active 의족으로 발전하고 있음.
◎ 따라서, 본 연구에서는 대퇴의족 장애인의 보행 편리성 증진 및 안전성 확보를 위하여 다양한 보행 환경(평지, 경사로, 계단)을 능동적으로 대응하기 위한 보행환경 추정 기법과 머신러닝 기법을 이용한 사용자 맞춤형 보행환경 적응기술 개발을 목표로 함.
- 보행 궤적 및 보행 하중 변화에 따른 환경 추정 알고리즘 개발
- 보행 환경에 따른 지능형 의족 구동 제어 알고리즘 개발
- 보행환경 추정 알고리즘과 제어 알고리즘 통합 및 유효성 검증
◎ 이러한 연구를 바탕으로 국내의 지능형 능동 의족기술 확보 및 기술 선점을 통하여 국제적인 기술경쟁력을 확보하고, 대퇴절단 장애인의 사회 참여의 기회를 확대하여 장애인의 삶의 질 향상에 기여하고자 함

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구에서는 대퇴 절단 장애인의 능동적 의족 사용의 편리성 증진 및 보행환경적을 위하여 환경 추정 및 제어 알고리즘을 개발하고 유효성 평가를 진행하였음.
보행 환경에 따른 관성센서 및 하중센서의 변화를 분석하여 환경 추정을 위한 알고리즘을 개발하였으며, 보행 궤적 생성을 위해 지능형 알고리즘을 개발하고 이를 이용한 slinder-crank방식의 임피던스 제어기를 개발하였음.
개발한 알고리즘을 통합하여 유효성 평가를 통하여 정확도와 안정성 향상 및 최적화하였음.

□ 연구개발결과의 중요성
본 연구는 대퇴의족 장애인들의 보행편리성 증진 및 안전성 확보를 위해 복합보행환경에서 능동적으로 최적의 보행패턴을 생성하고 이에 따른 보행모드를 변경하기 위한 것으로 국내에는 연구된 바가 없고, 세계적으로 소수의 그룹에서만 연구 수행 중인 연주 주제임.
해당 기술은 지능형 대퇴 의족 뿐만 아니라 하퇴 의족에도 적용 가능하며, 고령자의 하지 근력 보조 로봇 및 슈트의 보행 편리성 요소 기술과 지능형 보행차와 사용자간의 능동적인 동기화 기술로 활용 이 가능함.
따라서 이와 같은 연구 결과를 통하여 국내 지능형 의족 및 관련 연구 분야의 사용자 편리성을 위한 지능 알고리즘의 기틀을 마련할 것으로 판단되며 학문/기술적 성과와 더불어 대퇴 절단 장애인들의 삶의 질 개선을 통하여 사회참여 기회를 확대하여 장애인들의 경제 활동 지원에 기여할 것으로 사료됨.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1.1 최종연구 목표 ... 4
• 1.2 연구 필요성 ... 4
• 1.3 연차별 연구 목표 ... 5
• 1.3 연구 내용 및 연구 범위 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 7
• 2.1 1차년도 연구 내용 및 결과 ... 7
• 2.2 2차년도 연구 내용 및 결과 ... 9
• 2.3 3차년도 연구 내용 및 결과 ... 12
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 16
• 4. 참고문헌 ... 17
• 5. 연구성과 ... 17
• 대표적 연구실적 ... 21
• 끝페이지 ... 35