Abstract
In this paper, we propose a gait pattern recognition method for intelligent prosthesis that enables walking in various environments of femoral amputees. The proposed gait mode changing method is a single sensor based algorithm which can discriminate gait surface and gait phase using only strain gauges sensor, and it is designed to simplify the algorithm based on multiple sensors of existing intelligent prosthesis and to reduce cost of prosthesis system. For the recognition algorithm, we analyzed characteristics of the ground reaction force generated during gait of normal person and defined gait step segmentation and gait detection condition, A gait analyzer was constructed for the gait experiment in the environment similar to the femoral amputee. The validity of the paper was verified through the defined detection conditions and fabricated instruments. The accuracy of the algorithm based on the single sensor was 95%. Based on the proposed single sensor-based algorithm, it is considered that the intelligent prosthesis system can be made inexpensive, and the user can directly grasp the state of the walking surface and shift the walking mode. It is confirmed that it is possible to change the automatic walking mode to switch the walking mode that is suitable for the walking mode.
본 논문은 대퇴절단 환자의 다양한 환경에서의 보행을 가능하게 하는 지능형 의족의 보행노면 및 보행단계 판별 기법을 제안한다. 제안하는 보행모드 변경 기법은 스트레인게이지 센서 만으로 보행노면 및 보행단계 판별이 가능한 단일 센서 기반의 알고리즘으로 기존 지능형 의족의 다중센서 기반 알고리즘의 단순화와 의족 시스템의 저가화가 가능하게 고안하였다. 보행노면 판별 알고리즘을 위해 정상인의 보행 중 발생하는 지면반발력의 특징을 분석하여 보행단계 세분화와 보행노면 검출 조건을 정의하였고, 대퇴절단 환자와 유사한 환경에서의 보행 실험을 위해 보행분석 장치를 제작하였다. 정의된 검출 조건과 제작된 기구를 통해 논문의 효용성 검증을 진행하였으며, 정상인 대상의 실험결과 단일 센서 기반 알고리즘의 정확도는 약 95%를 나타냈다. 제안하는 단일 센서 기반의 알고리즘을 통해 지능형 의족 시스템의 저가화가 가능할 것으로 판단되며 사용자가 직접 보행노면 상태를 파악하고 보행모드를 전환하는 수동 보행모드 변경 방식에서 벗어나 의족이 현재 보행 노면 상태를 파악하고 상황에 맞는 보행모드를 전환하는 자동보행 모드 변경이 가능할 것으로 확인되었다.
