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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 이응혁
- 발행연도
- 2015
- 저작권
- 한국산업기술대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수13
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편마비 증상은 신체의 한쪽 근육이 경직되거나 근력이 저하되어 한쪽 운동기능을 상실되는 것을 말한다. 증상이 발현되는 신체 부위에 따라 상지 편마비와 하지 편마비로 구분된다. 하지 편마비 환자는 보행을 통해 양쪽 모두 기능적 활동을 수행한다. 하지만 상지 편마비 환자는 오른쪽/왼쪽의 상호작용이 긴밀하지 않기 때문에 일상생활에서 환측이 무시되어 기능을 완전히 상실한다.
상지 편마비 환자들의 환측 기능 회복을 위한 재활 훈련은 기능적 전기 자극치료, 신경 발달 치료, 양측성 훈련 등 다양한 방법이 있다. 기존의 재활 훈련들은 재활치료사의 직접적인 접근 훈련이 장기적으로 이루어져야 한다. 하지만 재활치료사들의 부족으로 상지 편마비 환자들의 재활 훈련의 집중도를 보장할 수 없다. 이것으로 재활치료사를 대신할 수 있는 재활 훈련 로봇에 대한 관심이 높아진다.
기존의 상지 재활 훈련 로봇은 재활자의 환측에서 동작 의도가 감지되어 능동적으로 훈련을 수행한다. 환측의 운동능력이 부족한 편마비 환자들은 환측에서 의도 파악이 어렵기 때문에 능동적으로 훈련에 참여할 수 있는 로봇들은 미미하다. 상지 편마비 환자가 로봇을 활용한 능동 재활 훈련을 수행하기 위해서는 동작의도파악이 환측이 아닌 건측에서 선행되어야 한다.
본 논문에서는 상지 편마비 환자의 건측을 활용한 동작 의도 파악 기법을 제안한다. 이를 위해 자이로 센서와 가속도 센서를 융합한 운동정보모듈을 설계하여 건측의 운동정보를 추정한다. 그리고 관절각 추정기법을 통해 재활 훈련 로봇을 구동을 위한 제어변수를 검출한다. 동작 의도 파악 기법을 통해 편마비 환자들이 로봇을 활용한 능동 재활 훈련이 가능하다.
실험 결과 견관절 운동에 대해 동작 의도파악 일치율이 98.35%로 확인되었으며 주관절 운동에 대한 일치율은 98.68%로 확인되었다. 본 논문에서 제안한 편마비 환자의 건측을 통한 동작의도파악 기법이 수행되었음을 확인하였다.
상지 편마비 환자들의 환측 기능 회복을 위한 재활 훈련은 기능적 전기 자극치료, 신경 발달 치료, 양측성 훈련 등 다양한 방법이 있다. 기존의 재활 훈련들은 재활치료사의 직접적인 접근 훈련이 장기적으로 이루어져야 한다. 하지만 재활치료사들의 부족으로 상지 편마비 환자들의 재활 훈련의 집중도를 보장할 수 없다. 이것으로 재활치료사를 대신할 수 있는 재활 훈련 로봇에 대한 관심이 높아진다.
기존의 상지 재활 훈련 로봇은 재활자의 환측에서 동작 의도가 감지되어 능동적으로 훈련을 수행한다. 환측의 운동능력이 부족한 편마비 환자들은 환측에서 의도 파악이 어렵기 때문에 능동적으로 훈련에 참여할 수 있는 로봇들은 미미하다. 상지 편마비 환자가 로봇을 활용한 능동 재활 훈련을 수행하기 위해서는 동작의도파악이 환측이 아닌 건측에서 선행되어야 한다.
본 논문에서는 상지 편마비 환자의 건측을 활용한 동작 의도 파악 기법을 제안한다. 이를 위해 자이로 센서와 가속도 센서를 융합한 운동정보모듈을 설계하여 건측의 운동정보를 추정한다. 그리고 관절각 추정기법을 통해 재활 훈련 로봇을 구동을 위한 제어변수를 검출한다. 동작 의도 파악 기법을 통해 편마비 환자들이 로봇을 활용한 능동 재활 훈련이 가능하다.
실험 결과 견관절 운동에 대해 동작 의도파악 일치율이 98.35%로 확인되었으며 주관절 운동에 대한 일치율은 98.68%로 확인되었다. 본 논문에서 제안한 편마비 환자의 건측을 통한 동작의도파악 기법이 수행되었음을 확인하였다.
목차
목 차표 목 차 ⅰ그림목차 ⅱ국문요약 ⅳ제 1 장 서론 1제 2 장 상지편마비 환자의 능동 재활 훈련 4제1절 상지 편마비 환자들의 재활 훈련 4제2절 상지 재활 로봇 7제3절 제안하는 상지 재활 로봇 훈련 기법 9제 3 장 건측 동작을 활용한 가상 재활 훈련 11제1절 가상 재활 훈련 11제2절 동작 의도 파악 기법을 위한 고려사항 14제 4 장 능동 재활 훈련을 위한 동작 의도파악 기법 16제1절 건측 상지 운동 정보 추정 기법 161. HDR 필터를 이용한 적분오차 제거 기법 172. 상보필터를 이용한 센서 융합 213. 건측 상지 운동 정보 추정을 위한 운동정보모듈 설계 26제2절 건측 상지 자세 검출 기법 27제3절 초기 자세를 통한 자세 검출 보정 기법 28제4절 건측 상지 관절각 추정 기법 30제 5 장 실험 및 고찰 33제1절 운동정보모듈의 각도 추정 시뮬레이션 34제2절 운동정보모듈 성능 실험 및 결과 38제3절 견관절과 주관절의 상관관계 분석 실험 40제4절 건측 상지 일치율 실험 441. 견관절 일치율 실험 452. 주관절 일치율 실험 50제 6 장 결론 53참고문헌 55Abstract 59
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