• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
• /
• v.41 no.9
• /
• pp.825-837
• /
• 2017

This paper describes a novel type of a walking rehabilitation robot that applies robot technologies to crutches used by patients with walking difficulties in the lower body. The primary features of the developed robot are divided into three parts. First, the developed robot is worn on the patient's chest, as opposed to the conventional elbow crutch that is attached to the forearm; hence, it can effectively disperse the patient's weight throughout the width of the chest, and eliminate the concentrated load at the elbow. Furthermore, it allows free arm motion during walking. Second, the developed robot can recognize the walking intention of the patient from the magnitude and direction of the ground reactive forces. This is done using three-axis force sensors attached to the feet of the robot. Third, the robot can perform a stair walking function, which can change vertical movement trajectories in order to step up and down a single stair according to the floor height. Consequently, we experimentally showed that the developed robot can effectively perform walking rehabilitation assistance by perceiving the walking intention of the patient. Moreover we quantitatively verified muscle power assistance by measuring the electromyography (EMG) signals of the muscles of the lower limb.

• Journal of rehabilitation welfare engineering & assistive technology
• /
• v.6 no.2
• /
• pp.15-22
• /
• 2012

The mechanical system of wearable walking assist robot needs to be optimized for adapting with human body structure and the planned control algorithm should have a secure procedure when a incongruity situation which can cause musculoskeletal injury occurs because a wearable robot is attached to a body. The understanding of walking or musculoskeletal motions characteristics must be preceeded and analyzed for developing novel wearable walking assist robot. In this study we tried to find out the capacities of powers and torques of joint actuators to design optimized performances of system and to obtain the analysis data to figure out the characteristics of joint movements during some types of walk. The major types of walk and motion are stair climbing and descending, sit-to-stand motion, and slope walking. In this study all these motions were analyzed experimentally except slope walking.

• Proceedings of the KIEE Conference
• /
• 2008.04a
• /
• pp.236-237
• /
• 2008

이 논문은 노인 및 장애인의 활동을 보조하기 위한 보행보조 로봇의 핵심 기술인 사용자의 진행하고자 하는 방향과 속도를 검출하는 보행의지 파악시스템 구현을 하고자 한다. 최근에 노인인구의 증가로 인해 노인 및 장애인을 위한 보행 보조기에 대한 관심이 증가되고 있다. 그러나 대부분의 경우 동력이 없는 시스템으로 경사 등의 공간에서 취약성을 가지고 있다. 이에 동력형 보행보조기에 대만 관심이 증가되고 있으나, 대부분의 경우 보행보조기 조종이 여의치 않다. 이에 본 논문에서는 사용자의 보행의지를 파악할 수 있는 시스템을 도입하고 이를 기초로 보행자의 안정적인 구동을 수행할 수 있도록 하였다. 사용자의 의지력은 FSR 센서를 이용하여 파악하고, 이를 기초로 사용자가 이동하고자 하는 이동 방향과 이동속도 데이터를 기초로 보행보조기의 차량 속도와 방향에 대해 구동 바퀴의 차동구동을 통해 사용자의 의지에 맞춰 구동할 수 있도록 하였다. 이를 통해 사용자의 이동하려는 의지에 대해 안정적으로 차량을 이동시킬 수 있도록 보행 시스템을 구축하였다. 또한 사용자자의 힘에 대한 속도 및 방향 매핑 기법을 개발하여 보행의지의 정확성을 높였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
• /
• 2002.11c
• /
• pp.126-129
• /
• 2002

도우미로봇은 혼자 힘으로 걷기 어려운 노약자를 보조하는 보행 보조 기능과 다양한 오락 기능을 수행하는 로봇이다. 이 로봇은 음원 위치 추정기법에 의해서 어느 방향에서 소리가 발생하였는지 알아내고 그 방향으로 머리를 회전한다. 로봇의 머리에는 CCD카메라가 장착되어 있어서 카메라로부터 들어오는 영상에서 사람의 얼굴을 찾고 그 사람이 있는 곳까지 자율 주행기능에 의해서 장애물을 회피하며 이동한다. 사용자의 앞까지 이동하면 로봇은 이동을 멈추고 사용자로부터 명령을 받을 때까지 대기한다. 노약자는 로봇의 전반부에 부착되어 있는 터치스크린을 이용하여 로봇에게 다양한 명령을 내릴 수 있다. 로봇은 명령에 따라 보행 보조 작업을 수행하거나 전자메일, 음악, 영화 등 다양한 엔터테인먼트 서비스를 수행하게 된다.

• Journal of rehabilitation welfare engineering & assistive technology
• /
• v.7 no.2
• /
• pp.55-62
• /
• 2013

The exoskeleton robot to assist walking of hemiplegia patients or disabled persons has been studied in this paper. The exoskeleton robot with degrees of freedom of 2 axis has been developed and tested for joint motion. The obtained EMG signal from normal person was analyzed and the control signal was extracted from it for convenient and automotive performance of assistance robot to help hemiplegia patient walks as normal person does. the purpose of using FES(Functional Electrical Stimulation) for hemiplegia patient's walk is to restore damaged body function by this, but this could give fatal electrical shock to patients by wrong use or cause quick fatigue in muscle by continuous stimulation. The convenient movement of hemiplegia patients with minimum muscle fatigue was looked possibly by operation of assistance robot exoskeleton using control signal. and the walking assistance exoskeleton robot seemed works more efficiently than using FES stimulator. The experiment in this study was performed based on usual motion in our life like walking, standing-up, sitting-down, and particularly feedback control system using Piezo sensor along with button switch was applied for smooth swing motion in walking. The experiment also shows that hemiplegia patients can move conveniently by using electromyogram signal of healthy leg for the operation signal of assistance robot system attached at damaged symmetrical leg.

• Proceedings of the Korean Institute of Intelligent Systems Conference
• /
• 2003.09b
• /
• pp.1-4
• /
• 2003

인간의 작업을 보조 혹은 대신하기 위해서 인간과 흡사한 이족보행로봇에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 이족보행로봇이 인간을 대신해서 어떤 작업을 하기 위해서는 작업공간에서의 자유로운 이동과 장애물 대처능력은 반드시 필요한 기능이다. 본 논문에서는 안정된 정적보행 및 장애물을 지능적으로 대처하는 이족보행로봇의 보행알고리즘을 제안하였다. 먼저 장애물 대처가능한 이족보행로봇의 기구 설계 및 제어기 구현에 대하여 설명하고, 인간의 보행 분석 결과를 바탕으로 안정된 정적보행 알고리즘을 제안하였다. 또한 좌우 회전 및 옆걸음을 통한 장애물 회피 알고리즘, 발에 부착된 적외선센서로 장애물을 인식하여 장애물을 넘어가는 보행 알고리즘을 제안하였다. 제안한 보행알고리즘은 이족보행로봇을 제작하여 다양한 작업환경에서 실험으로 성능을 검증하였다.

• ICROS
• /
• v.21 no.2
• /
• pp.25-30
• /
• 2015

본 논문에서는 간병인의 도움없이 자가 보행 재활에 효과적으로 사용될 수 있는 새로운 개념의 가슴 착용형 로봇을 개발하였다. 개발된 로봇의 특징은 크게 세 가지로 나뉜다. 첫째, 구조적 특징으로써, 하박에 착용하는 기존 지팡이 타입의 엘보 크러치와 달리 개발된 로봇은 가슴에 착용되어 착용자의 두 팔을 자유롭게 하는 동시에 팔의 부담을 제거하여 준다. 둘째는 구동 알고리즘의 특징으로써, 가슴부에 부착된 압력센서로부터 사용자의 보행의도를 자동적으로 인식하여 로봇의 다리를 이동시킨다. 또한 착용자의 안전을 위해 초음파 센서를 이용하여 착용자 전방에 장애물이 나타날 시 보행을 멈추고 경고음을 발생시킨다. 마지막으로, 스카치요크 메커니즘을 사용하여 지지다리의 상승과 하강 시 지면 반발력으로 인하여지지 발 상/하강 모터에 과도한 토크가 부과되지 않도록 하였다. 이러한 세 가지 특징으로부터 개발된 로봇이 자가 보행 재활에 효과적으로 사용될 수 있음을 실험적으로 보였으며, EMG (Electromyography) 센서를 이용하여 근력 보조 성능을 정량적으로 검증하였다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
• /
• v.17 no.7
• /
• pp.459-466
• /
• 2016

This study examined the effects of robot-assisted therapy on the motor and functional recovery of the lower limbs in 53 subacute stroke patients. Robot-assisted therapy was performed using Lokomat? (Hocoma AG, Zurich, Switzerland) for thirty minutes per day, five times a week for four weeks. The outcome measures used were the Fugl-Meyer assessment, Motricity index(MI), Functional ambulation category(FAC), Berg balance scale(BBS) for gait function and balance ability, 10m walking test, K-Modified Barthel Index(K-MBI) for the activities of daily living and Mini mental state examination (MMSE), and Beck's depression inventory(BDI) for depression. All patients recruited underwent these evaluations before and after the four week robot-assisted therapy. For the evaluation, the somatosensory evoked potentials were used to assess the functional recovery. Robot-assisted therapy on the lower limb after subacute stroke showed improvement in motor strength, gait function, and the activities of daily living. All changes in terms of MI, FAC, BBS, and K-MBI exhibited a statistically significant difference after the four weeks robot-assisted therapy. The somatosensory evoked potential result showed a correlation with the MI and K-MBI. Robot-assisted therapy is believed to facilitate the motor and functional recovery of the lower limb in subacute stroke patients.

• Journal of the Institute of Convergence Signal Processing
• /
• v.6 no.4
• /
• pp.191-197
• /
• 2005

Biped walking is the main feature of a humanoid robot. In a biped walking robot, there are many actuators to be controlled and many sensors to be interfaced. In this paper, we propose a DSP-based controller for a miniature biped walking robot with 21 RC servo motors. The proposed controller has a hierarchical structure; a host PC, a DSP-based main controller, and an auxiliary controller with an FPGA chip. The host PC generates and transmits the robot walking data for given walking parameters such as stride, walking period, etc. The main controller implemented with a TMS320LF2407A controls 21 RC servo motors via the auxiliary controller. We also perform some experiments for balancing motion and walking on a slope terrain with interfacing a 2-axis acceleration sensor and a TMS320LF2407A.

• Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
• /
• v.13 no.6
• /
• pp.686-691
• /
• 2003

In the paper, an intelligent biped walking robot that can overcome the obstacle is developed. Walking algorithms are designed based on the analysis of the human's manner of walking. Infrared sensors are used to detect the obstacles in the working environment and the remote controller of the biped robot use a RF module. The experiment results show that the developed biped walking robot can perform the stable static walking, attention walking, rotation and side stepping to avoid the obstacle, and hurdling the obstacle using the distance correction algorithm that is designed based on the distance information between the biped robot and the obstacle.