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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 李應赫
- 발행연도
- 2016
- 저작권
- 한국산업기술대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수5
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하지 장애인은 선천성 또는 혈관성 질환과 교통, 산재 등 사고에 의한 절단으로 상실되는 것을 말하며, 1960년대 이후, 산업재해와 노인성 질환 및 당뇨병 같은 성인병에 의해 하지 장애인의 수는 크게 증가하고 있다. 슬관절의 움직임을 측정하는 것은 질병의 진단 및 치료에 있어서 중요한 역할을 하며, 보행 장애의 조기진단에 유용하게 활용될 수 있다. 최근 임상에서 측정 시스템을 사용하여 정량적 보행 분석을 위해서는 휴대가 가능하고 쉬워야 한다. 보행 효율성은 하지 장애인들이 기능적 보행을 유지하기 위한 노력으로 다양한 보상 작용과 에너지 소비량의 감소로 인한 보행 능력이 회복된다. 그러나 하지 장애인의 보행 효율성 향상을 위하여 슬관절 보조 기법을 적용하여 정확도와 실제 적용 부분에서 연구가 미흡한 실정이다.
본 논문에서는 하지 장애인의 보행 효율성 향상을 위하여, 관절각 추정 및 재활훈련 유도를 통해 보행능력을 회복할 수 있는 기법을 제안하고자 한다. 제안하는 기법은 보행자의 족압 분포율과 관절각 추정을 통해 보행단계를 추정하며, 건측 운동정보를 통해 환측 다리의 슬관절 보조기의 움직임을 보조하는 기법이다. 제안하는 기법을 활용한 응용방안을 도출하고자, 동작 모듈 기반의 제어입력 및 보행 효율성 향상을 위한 요소 기술을 정의하고, 이를 기반으로 응용 방안에 대하여 고찰하였다. 이를 수용하기 위한 기구학적 요소를 제안하고 기구학적 모델을 정의하여, 보조기 구동을 위한 제어변수를 검출한다. 슬관절 보조 기법을 통해 하지 장애인들이 능동형 슬관절 근력보조기를 활용한 재활 훈련 유도가 가능하다. 실험 결과, 평지 보행은 족압 추정은 중간입각기, 경사로 보행은 입각기/전·유각기 부분에 압력이 가중됨을 확인하였다. 계단 보행은 평지 보행에 비해 신체의 중심이 부하반응기/전·유각기에 가중되는 것을 확인하였다. 건측 관절각 추정은 평균 97% 이상의 일치율 검증을 확인하였다. 평지 보행은 초기접지기(R1)~전·유각기(R5)의 구간을 확인하였다. 경사로 보행은 평지/경사로의 보행구간의 판별 가능성을 확인하였다. 계단 보행은 슬관절 각도의 증감을 통해 무게 중심 방향 및 움직임을 확인하였다. 그리고 환측 관절각 추정을 통해 슬관절 각도의 평균 80%의 일치율을 확인하였다. 본 논문에서 제안한 슬관절 보조 기법은 하지 장애인의 보행 효율성 향상과 활용함에 있어 충분한 가능성을 보였다.
본 논문에서는 하지 장애인의 보행 효율성 향상을 위하여, 관절각 추정 및 재활훈련 유도를 통해 보행능력을 회복할 수 있는 기법을 제안하고자 한다. 제안하는 기법은 보행자의 족압 분포율과 관절각 추정을 통해 보행단계를 추정하며, 건측 운동정보를 통해 환측 다리의 슬관절 보조기의 움직임을 보조하는 기법이다. 제안하는 기법을 활용한 응용방안을 도출하고자, 동작 모듈 기반의 제어입력 및 보행 효율성 향상을 위한 요소 기술을 정의하고, 이를 기반으로 응용 방안에 대하여 고찰하였다. 이를 수용하기 위한 기구학적 요소를 제안하고 기구학적 모델을 정의하여, 보조기 구동을 위한 제어변수를 검출한다. 슬관절 보조 기법을 통해 하지 장애인들이 능동형 슬관절 근력보조기를 활용한 재활 훈련 유도가 가능하다. 실험 결과, 평지 보행은 족압 추정은 중간입각기, 경사로 보행은 입각기/전·유각기 부분에 압력이 가중됨을 확인하였다. 계단 보행은 평지 보행에 비해 신체의 중심이 부하반응기/전·유각기에 가중되는 것을 확인하였다. 건측 관절각 추정은 평균 97% 이상의 일치율 검증을 확인하였다. 평지 보행은 초기접지기(R1)~전·유각기(R5)의 구간을 확인하였다. 경사로 보행은 평지/경사로의 보행구간의 판별 가능성을 확인하였다. 계단 보행은 슬관절 각도의 증감을 통해 무게 중심 방향 및 움직임을 확인하였다. 그리고 환측 관절각 추정을 통해 슬관절 각도의 평균 80%의 일치율을 확인하였다. 본 논문에서 제안한 슬관절 보조 기법은 하지 장애인의 보행 효율성 향상과 활용함에 있어 충분한 가능성을 보였다.
목차
목 차표 목차 i그림목차 ii국문요약 ⅴ제 1 장 서 론 1제 2 장 하지 장애인의 보행분석 기법 4제 1 절 선행 연구된 보행분석 기법 4제 2 절 제안하는 하지 슬관절 보조 기법 8제 3 장 보행 효율성 향상을 위한 하지 슬관절 보조 기법 10제 1 절 하지 동작의도 파악을 위한 고려사항 10제 2 절 건측 하지 관절각 추정을 위한 운동정보 모듈 설계 121. HDR 필터를 이용한 적분오차 제거 기법 132. 상보필터를 이용한 센서 융합 16제 3 절 무릎 관절각 추정 기법 22제 4 절 슬관절 보조 및 제어를 위한 기구부 제안 241. 엔코더를 이용한 능동형 슬관절 근력보조기 242. 서보 모터를 이용한 능동형 슬관절 근력보조기 26제 4 장 보행단계 분석을 통한 슬관절 보조 기법 28제 1 절 족압 측정을 통한 보행 단계 분석 기법 29제 2 절 보행단계 추정을 통한 슬관절 보조기 제어 기법 35제 3 절 운동정보 모듈의 측정 및 활용 방안 39제 5 장 실험 및 결과 41제 1 절 족압 측정을 통한 지형별 보행 단계 및 노면 검출 실험 42제 2 절 건측 관절각 추정을 통한 지형별 보행단계 분석 실험 451. 운동정보 모듈을 이용한 지형별 보행단계 및 노면검출 실험 45제 3 절 환측 관절각 추정을 통한 슬관절 보조 기법 검증 실험 481. 능동형 슬관절 근력보조기를 이용한 보행단계 및 노면 검출 실험 482. 시간지연 보상을 통한 슬관절 각도 일치율 검증 실험 49제 6 장 결 론 51참 고 문 헌 52ABSTRACT 57
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