초록 ▼

□ 연구개요
본 연구에서는 약해진 근력으로 인해 보행에 어려움을 겪고 있는 사람들을 위한 보행보조용 착용로봇을 개발한다. 실용적인 보행보조용 착용로봇을 위해서는 먼저 로봇 착용 시에 불편함이 없어야 한다. 그리고 동작 동안 착용자가 로봇으로부터 부하를 느끼지 않으면서 효과적인 근력보조가 이루어져야 한다. 또한 장시간 사용에도 안정적인 보행보조가 이루어져야 한다. 이를 위해 본 연구에서는 다채널 EMG센서와 물리센서의 융합을 이용한 신속하고 정확한 동작의도 감지 알고리즘을 개발한다. 밴드 형태의 피부부착형 EMG센서를 이용하여

□ 연구개요
본 연구에서는 약해진 근력으로 인해 보행에 어려움을 겪고 있는 사람들을 위한 보행보조용 착용로봇을 개발한다. 실용적인 보행보조용 착용로봇을 위해서는 먼저 로봇 착용 시에 불편함이 없어야 한다. 그리고 동작 동안 착용자가 로봇으로부터 부하를 느끼지 않으면서 효과적인 근력보조가 이루어져야 한다. 또한 장시간 사용에도 안정적인 보행보조가 이루어져야 한다. 이를 위해 본 연구에서는 다채널 EMG센서와 물리센서의 융합을 이용한 신속하고 정확한 동작의도 감지 알고리즘을 개발한다. 밴드 형태의 피부부착형 EMG센서를 이용하여 동작의도 감지의 안정성을 확보한다. 그리고 근피로로 인한 근전도 신호의 변화에도 강인한 동작의도 감지가 이루어지도록 한다. 또한 가변 발목 구조를 이용하여 착용 시 불편함이 없는 보행보조용 착용로봇 하드웨어를 개발한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
[1차년도] 동작의도 감지를 위한 물리량 분석 및 착용로봇 하드웨어 개발:
1) 가변 발목 구조 기반 착용로봇 하드웨어 개발
2) 다채널 EMG센서 및 물리센서 융합 기반 신속 정확한 동작의도 감지 알고리즘 개발
- 동작의도 감지를 위한 물리량 분석
- 물리량 측정을 위한 센서 시스템 구축 및 착용로봇 하드웨어 개발

[2차년도] 다채널 생체 신호 및 물리량 신호 기반 동작의도 감지 기술 개발:
3) 피부부착형 다채널 EMG센서를 이용한 강인한 동작의도 감지 알고리즘 개발
4) 근피로를 고려한 동작의도 감지 알고리즘 개발
- 물리량 신호 기반 동작의도 감지 알고리즘 개발
- 동작에 대한 다채널 생체 신호 분석
- 다채널 생체 신호 및 물리량 신호의 독립 특성 추출 및 분석

[3차년도] 알고리즘 최적화 및 통합 시스템 기반 동작의도 감지 기술 성능 검증:
5) 토크명령 생성 알고리즘 개발
6) 개발된 알고리즘 최적화 및 통합 시스템 구축
7) 다양한 보행 동작 형태에 대한 동작의도 감지 및 보행보조 성능 평가 및 검증
- 다채널 생체 신호 및 물리량 신호 융합 기반 동작의도 감지 알고리즘 개발
- 복합적인 보행 동작에 강인한 동작의도 감지 알고리즘 개발

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
본 연구는 꾸준히 그 필요성이 증가하고 있는 보행보조용 착용로봇의 실용성 향상을 목표로하고 있다. 기존의 착용 시 느껴지는 불편함, 복잡한 구조로 인한 높은 개발비용, 일상생활에서 사용하기에는 부족한 제어 성능 등으로 인해 연구개발 단계에서 상용화 단계로 나아가지 못했던 착용로봇의 근본적인 문제점들을 해결함으로써 착용로봇의 보급 활성화를 기대할 수 있다. 간단한 가변 발목 구조를 통해 착용 시 기구적 불편함을 해소하고 피부부착형 다채널 EMG센서 및 물리센서의 융합을 이용한 동작의도 감지 알고리즘으로 일상생활에서 안정적으로 보행보조가 가능하도록 한다. 본 과제를 통해 개발된 착용로봇의 설계 기술과 제어 기술은 보행보조용 착용로봇 뿐만 아니라 군용, 의료용, 산업용 등 다양한 분야에서 사용될 수 있는 착용로봇의 개발에 활용될 수 있다. 그리고 다채널 EMG센서와 물리센서로부터의 신호처리 및 센서 융합을 통한 동작의도 감지 기술은 보행보조를 위한 동작 감지 뿐만 아니라 사람의 다양한 동작 패턴 검출을 위한 연구에 활용될 수 있다. 또한 밴드 타입의 피부부착형 센서는 추가생체센서들을 통해 근전도 뿐만 아니라 온도, 습도, 심박 등을 측정하여 보행 동안 착용자의 신체상태 파악에도 활용할 수 있다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)