초록 ▼

□ 연구내용
ㅇ 작업자-생산시스템 협업 환경에서 주요 작업(Task)의 선정, Task(3종) 개발
- 작업자의 동작 측정을 위한 주요 Task는 총 3종으로 도출, 들고-내리기, 밀고-당기기, 나사조이기, 3종의 Task를 구성 (5가지 세부동작으로 들기, 내리기, 밀기, 당기기, 나사조이기)
- 정확도 예비실험을 통해 어깨높이, 팔꿈치 높이, 허리 높이, 무릎 높이에서 실험 후 최적화된 높이 정의(96cm(*성인허리높이))
- 각 Task에서 주요 관절각도 정의: 들고-내리기(오른쪽 팔꿈치, 무릎

□ 연구내용
ㅇ 작업자-생산시스템 협업 환경에서 주요 작업(Task)의 선정, Task(3종) 개발
- 작업자의 동작 측정을 위한 주요 Task는 총 3종으로 도출, 들고-내리기, 밀고-당기기, 나사조이기, 3종의 Task를 구성 (5가지 세부동작으로 들기, 내리기, 밀기, 당기기, 나사조이기)
- 정확도 예비실험을 통해 어깨높이, 팔꿈치 높이, 허리 높이, 무릎 높이에서 실험 후 최적화된 높이 정의(96cm(*성인허리높이))
- 각 Task에서 주요 관절각도 정의: 들고-내리기(오른쪽 팔꿈치, 무릎관절), 밀고-당기기(오른쪽 팔꿈치), 나사조이기(오른쪽 무릎관절)
ㅇ 3D Depth Camera를 활용하여, 정량적 동작 측정을 위한 주요 관절각도측정 알고리즘, 동작 분석 콘텐츠(SW) 기술개발
- Depth Camera 제조사 (MS, USA)에서 제공하는 25가지 node를 기반으로 18개 관절각도측정 코드 정의
- 동작 분석 콘텐츠(SW) 기술개발 : Depth Camera 인식한 node들을 3가지 평면에서 각 관절각도를 실시간으로 출력할 수 있는 소프트웨어 개발(콘텐츠 개발: 1종)
ㅇ ‘3가지 Task Protocol’에서 작업자 관절각도 동작 평가 성능 검증(정확도: 80% 이상)
- 관절각도 측정 알고리즘을 통해 구축된 실시간 소프트웨어와 기존 측정기기(VICON)과 정확도 비교를 위해 데이터 전처리 과정수행
- 작업동작 측정 Protocol에 정의된 데이터 분석방법으로 데이터 전처리 및 정확도 결과분석(① 데이터 샘플링 동기화, ② 시간 동기화, ③ 시작 값 동기화, ④ 데이터 정확도 분석구간 추출
- 작업자 관절각도 평가 성능 검증 결과 : 들고-내리기 Elbow 각도 비교 결과 (정확도 83.42%), 들고-내리기 Knee 각도 비교 결과 (정확도 94.03%), 밀고-당기기 Elbow 각도 비교 결과 (정확도 86.02%), 나사조이기 Kneee 각도 비교 결과(정확도 94.92%)

□ 연구개발 성과
ㅇ 정성적 성과
- 산업현장에서 신체에 센서나 마커를 부착하지 않은 상태에서 작업자의 실시간 작업데이터를 획득할 수 있는 기술의 확보
ㅇ 정량적 성과
ㅇ 기술스펙 달성 성과

□ 기술적 우수성
ㅇ 3D Depth Camera를 활용한 3가지 작업 동작 프로토콜에서 실시간 관절각도측정/분석 기술개발
- 기존의 동작 분석 기술들은 신체에 많은 수의 센서나 마커를 부착/착용하고, 여러 단계의 준비과정을 거쳐 측정 가능한 공간적 제약과 사용상의 불편, 후처리 분석의 기술적 문제 해결
- 작업현장을 비롯하여, 동작분석이 필요한 의료기관, 일상생활 공간에 사용성 제약 없이 활용 가능한 관절각도 측정 및 분석 기술개발
- 3차원 깊이 카메라를 활용한 다양한 서비스 가능 실시간 작업관리 서비스, 실시간 신체기능평가 서비스, 맞춤형 재활운동 서비스 등

□ 성과활용 계획
ㅇ 관련 기술을 활용한 후속과제 도출 (*RFP도출_디자인혁신역량강화사업_산업부)
- 기술명: 고령자 일상생활 건강지원을 위한 제품 및 서비스 디자인 개발, 디자인혁신역량강화사업, 산업통상자원부(*제출일: 2021.09.09.)
ㅇ 기술적 효과 및 활용
- 미래 산업 구조의 생산현장에서 작업자의 동작을 실시간으로 인식할 수 있는 Depth Camera 기반 동작 측정기술의 확보
• 지능형 생산시스템, 스마트 제조에서 작업자 지원 서비스 원천기술 확보
• 지능형 생산시스템, 스마트 제조 현장에서 웨어러블 작업지원기술, 작업자-로봇 기술개발을 위한 검증/실증 원천기술 확보
- ‘디지털 라이프케어, 헬스케어’에서 일상생활 행동인식/신체 기능 측정 및 평가 기술로 활용
• 사람의 일상생활 데이터 중 동작에 관한 데이터를 무구속으로 측정할 수 있는 기술
• 일상생활 중에 사람의 보행, 균형 등을 비롯한 신체 기능을 실시간을 측정/평가 하는 기술
• 행동을 디지털화하여, 정보화함으로써 사용자에게 맞춤형으로 제공되는 라이프케어 기술로 활용

(출처 : 요약서 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 기본사업 연구보고서 ... 3
• 요약서 ... 4
• 목차 ... 7
• 제 1 장 개 요 ... 8
• 제 1 절 연구개발 목표 ... 8
• 제 2 절 연구개발의 필요성 ... 9
• 제 3 절 당해연도 연구개발 범위 ... 11
• 제 2 장 연구수행 내용 및 결과 ... 13
• 제 1 절 연구개발 추진 체계 ... 13
• 제 2 절 당해연도 연구개발 결과 ... 14
• 제 3 절 당해연도 연구개발 결과 ... 22
• 제 3 장 연구성과 활용 방안 ... 23
• 제 1 절 연구성과 활용·확산계획 ... 23
• 제 2 절 기대효과 ... 23
• 제 4 장 참고문헌 ... 24
• 끝페이지 ... 27