ㆍ 기술 개요

착용형 로봇의 근력 보조 시스템으로써, 발바닥의 압력과 고관절의 움직임 각도에 따라 계단 보행 모드나 평지 보행 모드를 판단하고 해당 모드에 따라 보행 보조 근력을 지원하여 착용자의 보행 편의성을 향상시킬 수 있는 시스템임.

ㆍ 기존 문제점

기존 착용형 로봇은 하체의 여러 관절을 동시에 보조하는 고사양의 구동부로 부피가 크고 무게가 높은 단점이 있음. 또한, 고관절만을 보조하여 대퇴 근력을 줄여주는 컴팩트형 착용형 로봇의 경우에는 보행 시 중력 보상에 의한 평지 보행에 따른 근력보조를 수행하여 계단 보행 시 요구되는 근력 보조를 충족시키지 못하는 문제점이 있음.

ㆍ 반발 압력 및 고관절 각도 검출

압력 검출부를 통해 착용자가 보행 시 지면에서 발생하는 반발력에 대한 압력값을 검출하고, 각도 검출부는 착용형 로봇의 관절부에 배치되어 고관절 움직임 각도를 검출 할 수 있음.

ㆍ 데이터 궤적 검출 및 연산

검출된 발바닥 압력 값의 변화량(60)과 고관절 움직임의 각도 값의 변화량(60)에 기초하여 보행 패턴 검출(70)을 수행하고, 이를 바탕으로 계단 보행 모드 또는 평지 보행 모드로 구분할 수 있음.

ㆍ 오류 판단 기능

고관절 각도 변화의 감지 값과 압력 감지 값이 설정한 영역을 벗어날 경우 오류로 판단하여, 오류 판단 단계를 수행하고 이를 통해 시스템의 신뢰도를 향상 시킬 수 있음.

◐ 기술 구성

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ㆍ 착용자의 고관절 움직임 각도를 검출하는 각도 검출부

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ㆍ 압력 검출부에서 검출된 압력 값과 각도 검출부에서 검출된 각도 값에 기초하여 착용자의 계단 보행 모드 또는 평지 보행 모드 여부를 판단하는 판단부

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ㆍ 판단부의 판단 값에 기초하여 보행 패턴에 따른 보행 보조 근력을 지원하는 구동부

◑ 구성 요소 

ㆍ 판단부는 수학식(F_((x))>10x+500)에 기초하여 계단 보행 모드 또는 평재 보행 모드를 판단함.

ㆍ F_((x)) : 압력 검출부에서 검출된 압력 값[N]

    x : 각도 검출부에서 검출된 각도 값[deg]

ㆍ 각도 검출부에서 검출된 고관절 움직임 각도가 -80˚ ~ -40˚ 이내에서, 수학식을 만족하는 영역에서 20~ 60N의 압력 값이 검출되고, 10N 초과하는 압력 변화량이 감지되는 경우 계단 보행 모드로 판단할 수 있음.

ㆍ 재활용 의료기구

사용자의 발목 위치 및 각도 움직임에 따른 보행 궤적을 적용하여, 사용자의 실제 보행 궤적과 유사한 보행 궤적을 제공하여, 사용자의 하체 재활의 효율을 높일 수 있음.

ㆍ 모션 인식 구동 기구

착용자가 동작 시 프레임의 각도와 센서부에서 감지되는 압력을 기반으로 착용자의 의도를 파악하여 착용자의 의도에 맞게 구동할 수 있음.

1. 착용형 로봇의 근력 보조 시스템 및 이를 이용한 판단 방법 (등록번호 : 10-1948808)

2. 보행 재활 로봇 (등록번호 : 10-2018175)

3. 접이식 착용형 의자 및 이를 이용하는 모션 인식 구동방법 (등록번호: 10-2441900)

4. 하이브리드 보행 재활 로봇의 구동 시스템 및 제어 방법 (등록번호 : 10-2241922)

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