표제지
목차
국문요약 12
Abstract 13
제1장 서론 14
제2장 보행 단계 구분 및 하이브리드 동력의지 시스템 18
2.1. 보행 단계 분석 18
2.2. 하이브리드 동력의지 시스템 20
2.2.1. 대퇴부 구성 21
2.2.2. 하퇴부 구성 25
2.2.3. 제어기 시스템 구성 27
제3장 하이브리드 동력의지 제어 30
3.1. 센서 신호 처리 30
3.1.1. 대퇴부의 포텐셔미터 30
3.1.2. 관성센서 EBIMU 31
3.1.3. 로드셀 33
3.1.4. EMG 획득 모듈 35
3.2. 보행 지형 별 보행 특성 분석 38
3.2.1. 평지보행 39
3.2.3. 계단보행 42
3.3. 위치제어기 설계 43
3.4. 보행 알고리즘 설계 46
3.5. 하이브리드 동력의지의 보행 49
3.5.1. 하이브리드 동력의지 평지 보행 49
3.5.2. 하이브리드 동력의지의 경사로 오르막 보행 50
3.5.3. 하이브리드 동력의지의 경사로 내리막 보행 50
3.5.4. 하이브리드 동력의지의 전류 소모 51
제4장 임상 시험 및 고찰 53
4.1. 기초 임상 시험 53
4.2. 임상 시험 53
4.2.1. 임상 시험 방법 53
4.2.2. 임상 시험 대상자 55
4.3. 임상 시험 결과 57
제5장 결론 62
참고문헌 63
표1. 하퇴 유압 노즐 각도에 따른 유로 26
표2. 계단 보행 단계 분류 42
표3. 계단 보행 단계 변환 조건(X : don't care) 48
표4. 임상시험 대상자 55
표5. 임상 시험 대상자 1 55
표6. 임상 시험 대상자 2 56
표7. 임상 시험 대상자 3 56
표8. 기존의지(3R60)와 하이브리드 동력의지의 경사로보행 에너지소모도 비교 59
표9. 기존의지(3R60)와 하이브리드 동력의지의 평지보행 에너지소모도 비교3 60
그림1. 보행 단계 분류 18
그림2. 개발된 하이브리드 동력의지 20
그림3. 하이브리드 동력의지 대퇴부 컨셉 설계도 21
그림4. 구동모듈 분해도 21
그림5. 유압식 실린더 브레이커의 선형성(밸브 각도 50~60도 부하) 22
그림6. 대퇴부 상세 설명 22
그림7. 지면 반발력 Feedback 센서 설계 23
그림8. GRF vs Load cell bit값(x축 : Time(10ms)) 23
그림9. 로드셀 후족부(load A), 전족부(Load B) 값(위)과 필터링 결과값(아래) 24
그림10. 대퇴부 착용 후 보행 data 획득 그래프 24
그림11. 로드셀 시제품 및 피라미드 어댑터 모듈 25
그림12. 하퇴부 설계도면 25
그림13. 정상인 보행 data(y축단위 degree, x축단위 1/120hz) 26
그림14. EBIMU 9축 센서 27
그림15. 제어기 시스템 구성도 28
그림16. 제어기 Master DSP/Slave DSP 구성 28
그림17. 실시간 보행 확인용 GUI 29
그림18. 사용된 포텐셔 미터 WAL305 31
그림19. 포텐셔 미터 선형 데이터 31
그림20. 하이브리드 동력의지 관성센서 위치 및 각도 32
그림21. 정상인 보행데이터의 각속도 측정 32
그림22. 하이브리드 동력의지 착용자 보행 데이터 33
그림23. Straingage 부착 모습 33
그림24. 로드셀 설계 및 설명 34
그림25. 로드셀 AD623 200배 증폭 회로 34
그림26. 로드셀 데이터의 이동평균 필터된 데이터 35
그림27. EMG 데이터 2중 문턱치 적용 35
그림28. EMG 모듈 36
그림29. 착용자의 실제 MRI 촬영 사진 37
그림30. 착용자의 환부 잔여 근육에 부착한 EMG 센서 모습 37
그림31. 3D motion analysis system used in this works 38
그림32. 정상인 평지 보행 39
그림33. 좌측 대퇴절단자의 평지 보행(3R60 유압식 의지착용) 39
그림34. 정상인 경사로 오르막 보행 40
그림35. 좌측 절단자 경사로 오르막 보행(3R60의지 착용) 40
그림36. 정상인 경사로 내리막 보행 41
그림37. 좌측 절단자 경사로 내리막 보행(3R60의지 착용) 41
그림38. 정상인의 계단 보행 42
그림39. 위치제어기 구성 43
그림40. 위치제어기의 PTP 제어 44
그림41. BLDC 모터 Hallsensor 위치에 따른 구동(정방향) 45
그림42. BLDC 모터 Hallsensor 위치에 따른 구동(역방향) 45
그림43. BLDC 모터 6STEP 따른 UVW 전류 45
그림44. 평지 및 경사로 보행 알고리즘 46
그림46. 하이브리드 동력의지 착용자의 실제 보행 데이터 47
그림47. 계단 보행 단계 47
그림48. 계단 보행 단계 구분 48
그림49. 좌측 절단 환자의 평지 보행(하이브리드 동력의지 착용) 49
그림50. 좌측 절단 환자의 경사로 오르막 보행(하이브리드 동력의지 착용) 50
그림51. 좌측 절단 환자의 경사로 내리막 보행(하이브리드 동력의지 착용) 50
그림52. 좌측 절단 환자의 계단 오르막 보행(하이브리드 동력의지 착용) 51
그림53. 좌측 절단 환자의 평지 및 경사로 보행 중 전류 소모 측정 52
그림54. 좌측 절단 환자의 계단 오르막 보행 중 전류 소모 측정 52
그림55. 의지 착용이 가능한 정상인 소켓 제작 53
그림56. COP 및 에너지 소모 임상 시험 모습 54
그림57. 3R60(좌)과 하이브리드 동력의지(우) 평지보행 COP 비교 57
그림58. 3R60(좌)과 하이브리드 동력의지(우) 평지보행 COP 비교 2 58
그림59. 기존의지(3R60)와 하이브리드 동력의지 경사로보행 COP 비교 59
그림60. 기존의지와 하이브리드 동력의지의 움직임 캡쳐 비교 59
그림61. 기존의지(3R80)와 하이브리드 동력의지 평지보행 COP 비교3 60
그림62. 기존의지(3R80)와 하이브리드 동력의지 경사로보행 COP 비교2 61