하지 재활용 보행보조로봇의 보행의지파악 센서의 설계 및 구현 = Development of Walk Intention Grasping Sensor of Lower Part of the Body Rehabilitation Walk Assistance Robot

국문 초록 (Abstract)

본 논문은 능동형 보행보조기에서 사용자의 보행의지력을 인지하기 위한 장치인 보행의지파악 센서의 설계 및 구현에 관한 논문이다. 최근 노인인구의 증가로 인해 고령자및 장애인이 외부의 도움 없이 실내 및 실외에서 안정적인 생활을 수행할 수 있도록 돕는 보행 보조기에 대한 관심이 증가됨에 따라 최근 다양한 형태의 보행보조기가 생산되고 있으며, 현재 시판되고 있는 대부분의 보행보조기는 수동형 보행보조기이다. 그러나 이러한 수동형 보행보조기는 자체에 동력이 없으므로 근력이 약한 노약자 및 장애인들이 둔턱 및 경사등의 비평탄 지형에서의 환경 극복에 많은 어려움이 존재한다. 이에 능동형 보행보조기에 대한 관심이 증가되고 있으나, 능동형 보행보조기의 경우 사용자의 움직이고자 하는 보행 의지력 파악에 어려움이 존재한다. 이에 본 논문에서는 능동형 보행보조기에서 사용 가능한 보행의지파악 센서를 설계하고 이를 구현함으로써 사용자의 정확한 보행 의지를 파악할 수 있도록 하였다. 본 논문에서 제시된 보행의지파악 센서는 힘의 크기 변화에 따라 저항 값이 변화하는 센서 FSR(force sensing resistor)를 이용하여 사용자의 힘의 정도를 측정한다. 이렇게 측정된 힘의 정도는 사용자의 보행 의지를 정확하게 파악할 수 있는 벡터를 추출할 수 있으며, 이러한 보행 의지력 벡터 정보를 통해 보행보조기는 사용자가 원하는 이동량 만큼 이동할 수 있게 된다. 본 논문에서는 사용자의 보행의지력 파악 센서에 대해 실험을 통해 센서의 사용 가능성을 검증하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This paper deals with the design and experiment of the walking-will recognition sensor for walking aids. Recently, walking aid system has been required according to the increase of elder and handicapped person. However, most of walking aid system don't have actuator for its movement. Unfortunately, standard frames have weakness for the movement to upward/download direction of slope. So, active type walking aids are interested, but it is not easy to control. In this paper, we design user's will system that can recognize walking direction and speed. At that time, FSR(force sensing resistor) sensors are included in the system. It measures walking velocity and direction by calculating the difference of each FSR sensors. From this data, Walking aids are able to move comfortably and stably. Here, all the processes are verified experimentally in the real world.

참고문헌 (Reference)

1 심현민, "노령자의 생활지원을 위한 지능형 보행보조 로봇 기술" 33 (33): 730-745, 2006

2 통계청, "고령자 통계"

3 G.S Wasson, "Variable Autonomy in a Shared Control Pedestrian Mobility Aid for the Elderly" American Association for Artifiial Intelligence

4 K. Shimojima, "Trajectory Planning of Reconfigurable Redundant Manipulator Using Virus-Evolutionary Genetic Algorithm"

5 S. Egawa, Y, "Power-Assisted Walking Support System with Imbalance Compensation Control for Hemiplegics. in Proceedings of The First Joint BMES/EMBS Conference Serving Humanity" 99 : 13-16,

6 H. Takagi, "Neural networks Designed on Approximate Reasoning Architecture and Their Applications"

7 Yasuhisa Hirata, "Motion Control of Omnidirectional type Walking Support System. Walking Helper" Millbrea 2 (2): 2003

8 Oscar Chuy Jr, "Motion Control Algorithms for a New Intelligent Robotic Walker in Emulating Ambulatory Device Function"

9 Masashi Tani, "Internal Model Control for Asisting Uint of Wheeled Walking Frame"

10 T. Tamura, M, "Evaluation of Walkers for Elderly People. in 2001 Proceedings of the 23rd Annual EMBS International Conference"

11 R. Thieffry, E, "Configuring Sensors by User Learning for a Locomotion Aid Interface"

12 G. Dudek, "Computational Principles of Mobile Robot" Cambridge university press 26-27, 2000

13 Haoyong yu, "An Adaptive Shared Control System for an Intelligent Mobility Aid for the Elderly" 15 : 53-66, 2003

14 H. Nomura, I, "A Self-turning method of fuzzy reasoning by method of the steepset descent and its application to moving obstacle avoidance"

15 Aaron Morris, "A Robotic Walkier That Provides Guidance"

16 Oscar Chuy Jr, "A New Control Approach for a Robotic Walking Support System in Adapting User Characteristics" 36 (36): 725-733, 2006