• 전자공학회논문지S
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• 제35S권11호
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• pp.75-87
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• 1998

KARES(KAIST Rehabilitation Engineering System)는 보조자 없이 팔과 다리가 불편한 장애인과 노약자가 쉽게 이동하며 일상 생활을 하는 것을 돕기 위하여, 6 자유도의 로봇 팔과 휠체어에 장착한 형태의 재활 로봇 시스템이다. 재활 로봇 시스템에서 로봇 팔을 프로그램하고 제어할 수 있는 인터페이스 장치는 매우 중요하다. 특히 사용자가 로봇 팔을 직접 제어하는 경우, 사용자의 인지력의 부담이 심하고 조작의 어려움을 느낀다. 이에 대한 해결책으로 로봇이 자율적으로 작업을 수행하기 위한 칼라 비전 시스템을 제안하고 기본적으로 필요한 네 가지 작업을 정하였다. 로봇 팔에 아이-인-핸드 형태로 카메라를 장착하여 칼라 비전 시스템을 구축하고, 탁자 위에 있는 칼라 표식이 부착된 컵을 잡는 작업과 작은 컵을 입 근처로 이동하는 작업을 구현하였다. 그 결과, 실내 환경에서 실시간에 성공적으로 수행되었다.

• 제어로봇시스템학회지
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• 제11권2호
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• pp.34-53
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• 2005

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제22권5호
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• pp.631-638
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• 2012

본 논문은 슬관절 손상 환자의 하지근력 강화 재활훈련 장치에서 다리를 끌어주는 견인모터의 속도 프로파일을 휴머노이드 로봇 시뮬레이션을 통해 계산하는 방법을 새롭게 제안한다. 먼저 인체의 구조를 본 딴 휴머노이드 로봇의 3차원 전신 모델을 새롭게 구축하고, 표준 관절각도 데이터를 이 모델에 적용하여 자연스러운 보행을 시뮬레이션 했다. 그리고 하지의 대퇴부에 부착되어 있는 벨트와 견인모터와의 거리를 매 샘플링 타임에서 계산하여 이로부터 속도 프로파일을 도출하는 방식으로 보행 중 속도 파형을 생성한다. 휴머노이드 로봇의 기구학적 방법으로는 직진 보행에서 계산량이 적은 투영법을 사용했으며, 유각기의 관절 각도 프로파일은 Winter의 표준보행 데이터를 참조했다. 본 논문에서 제안한 방법으로 계산된 인체 특정부위 속도 프로파일은 제작 중인 트레드밀 재활훈련 장치에 적용될 예정이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권10호
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• pp.3658-3665
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• 2010

최근 고령화 사회로의 진입 및 장애 인구의 증가로 인해, 인간의 복지를 위한 자동화 시스템에 대한 수요가 늘고 있다. 특히 재활 자동화와 관련한 로봇 시스템은 환자 본인 및 치료 보조자에 대한 수고를 덜어주면서도 기존의 전통적인 재활효과에 상응하는 성과를 얻을 수 있을 것으로 기대되고 있다. 본 연구는 하지 근력이 약화된 사용자들의 신체 자중을 보상해줌과 동시에 정상인과 같은 패턴의 보행 훈련을 수행할 수 있는 모바일형 보행 재활 시스템을 제안하고자 한다. 특히, 자중보상 시스템은 신체의 자세 변화 특징을 반영하여, 기구학적인 분석을 통해 구현하였으며 보행 가이드를 위한 제어 알고리즘과 더불어 메인 컨트롤 시스템이 내장된 모바일 플랫폼에 통합 적용되었다. 이러한 모바일 플랫폼은 사용자의 보행 속도의지를 반영하는 UCS(User Command System)와 플랫폼 자체에 내장된 자율주행 알고리즘의 병합되어 운용되도록 고안되었으며, 본 논문에서는 보행 훈련시의 BWS(Body Weight Support)의 효과에 대한 검증에 집중하고자 한다. 이를 위해 인체의 근전도 신호를 측정할 수 있는 EMG(Electromyography) 센서를 활용하여, BWS 및 모바일로봇을 활용한 자중 보상 시의 피험자의 하지 근력 패턴을 측정 및 분석하여, 정상 보행자와의 차이점을 비교함으로서 본 연구의 타당성을 검증하였다.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 1997년도 한국자동제어학술회의논문집; 한국전력공사 서울연수원; 17-18 Oct. 1997
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• pp.1524-1527
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• 1997

로봇기술의 발달로 인하여 로봇의 활용 분야는 점차 확대되고 있으며 의료 및 재활분야에도 이용되는 추세이다. 의료분야에 이용되는 메디칼 로봇은 최소 절개 수술에 적용하는 경우 많은 이점을 얻을 수 있다는 점과 전문의사가 현장에 있기 힘든 오지나 낙도 또는 전쟁터 같은 곳에서도 원격 수술이 가능하다는 장점으로 많은 관심을 받고 있다. 원격 수술은 수술 계획, 로봇에게 환자 등록, 원격 수술 시행의 세가지 과정을 거치게 된다. 본 논문에서는 원격 수술을 위한 위 과정의 연구 동향을 기술하고 현재 본 실험실에서 수행하고 있는 연구 내용을 다룬다. 원격 수술을 위한 의료시스템을 구축하기 위해 팬-틸터 구동부를 가지 스테레어 시각 시스템을 제작하고 여기서 얻어지는 정보를 HMD에 투시하여 현장감을 느끼게 만드는 것과 수술대에서 환자를 수술하는 듯한 느낌을 제공할 수 있는 기술인 매스터 조작기와 슬레이브 조작기 사이의 힘 피드백 구현에 대해 다룬다.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제21권5호
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• pp.413-420
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• 2015

This paper describes the design of an elbow rehabilitation robot based on force measurement that enables a severe stroke patient confined to their bed to receive elbow rehabilitation exercises. The developed elbow rehabilitation robot was providewitha two-axis force/torque sensor which can detect force Fz and torque Tz, thereby allowing it to measure therotational force (Tz) exerted on the elbow and the signal force Fz which can be used as a safety device. The robot was designed and manufactured for severe stroke patients confined to bed, and the robot program was manufactured to perform flexibility elbow rehabilitation exercises. Asa result of the characteristics test of the developed rehabilitation robot, the device was safely operated while the elbow rehabilitation exercises were performed. Therefore, it is thought that the developed rehabilitation robot can be used for severe stroke patients.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제24권4호
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• pp.309-318
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• 2003

본 연구는 현재 산업용으로 널리 사용되고 있는 수직 다관절 6자유도 로봇을 의료용 목적으로 적용하기 위해 수행하였다. 이미 산업용으로 제안되어 검증된 로봇을 사용한다면 비용, 시간적인 면에서 상당한 잇점이 있다. 따라서 본 논문에서는 산업용으로 제안된 로봇을 의료 목적으로 사용하여 연구하였다. 본 시스템은 뇌졸중 환자와 같이 한쪽 팔을 다친 사람들을 위해 제안하였다. 한쪽 팔이 비정상이고 다른 팔이 정상인 환자를 대상으로 정상인 팔의 움직임을 획득하여 마비되거나 정상으로 움직이기 어려운 팔을 운동시키도록 마스터-슬레이브 시스템을 구성하였다. 또한 팔꿈치와 어깨의 기구학을 해석하기 위하여 기존의 인체에 관한 연구 결과를 적용하였다. 또한 슬레이브 로봇에 힘 센서를 부착하여 환자의 재활 정도를 측정할 수 있도록 하였으며, 위험 상황에 대비함으로써 슬레이브 로봇의 안전성을 높였다. 이러한 시스템으로 인해 물리치료사의 도움 없이 환자 혼자 운동이 가능하도록 시스템을 구성하였다. 제안된 시스템과 제어 알고리즘은 실험과 시뮬레이션을 통하여 타당성을 검증하였다.

• 한국정밀공학회지
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• 제26권4호
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• pp.64-71
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• 2009

A 3-D rehabilitation robot system is developed in this paper. The robot system is for the rehabilitation of upper extremities, especially the shoulder and elbow joints, and has 3-D workspace for enabling occupational therapy to recover physical functions in activities of daily living(ADL). The rehabilitation robot system, which is driven by actuators, has 1 DOF in horizontal rotational motion and 2 DOF in vertical rotational motion, where all actuators are set on the ground. Parallelogram linkage mechanisms lower the equivalent inertia of the control elements as well as control forces. Also the mechanisms have high mechanical rigidity for the end effector and the handle. Passive motion mode experiments have been performed to evaluate the proposed robot system. The results of the experiments show and excellent performance in simulating spasticity of patients.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제16권10호
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• pp.933-938
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• 2010

In this paper, we propose the organization of a sensor system and user's intent detection algorithm for walking assist rehabilitation robots. The main purpose of walking assist rehabilitation robots is assisting SCI patients to walk in normal environment. To use walking assist rehabilitation robot in normal environment, it is needed to consider various factors about user's safety and detection of user's intent and so on. For these purposes, we have analyzed the use case of rehabilitation robots and organized the system of sensors for walking assist rehabilitation robots and finally, we have developed the algorithm which is used to detect user's intent for those. We applied our proposal method in the rehabilitation robot, ROBIN, and verified their effectiveness by normal, not patient.

• 한국정밀공학회지
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• 제20권11호
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• pp.171-179
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• 2003

This paper presents a rehabilitation exercise system which utilizes a 6 DOF robot as a motion generator. This system was proposed for a stroke patient or a patient who has hemiplegia. A master-slave system was designed to exercise either paralysis or abnormal limb by using normal limb motion. The study on the human body was applied to calculate the motion range of elbows and shoulders. In addition, a force-torque sensor was applied to the slave robot to estimate the rehabilitation extent of the patient. Therefore, the stability of the rehabilitation robot could be improved. By using the rehabilitation robot. the patients could exercise by themselves without assistance. In conclusion, the proposed system was verified by computer simulations and system experiment.