• 대한기계학회논문집A
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• 제35권5호
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• pp.459-467
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• 2011

상지 운동기능 장애인의 재활치료에 대한 지속적인 관심과 훈련의 정량적인 평가가 요구되고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 햅틱 장치를 개발했다. 피험자가 햅틱 장치의 손잡이를 움직일 때, 가상의 힘을 제시하여 그들의 동작에 대해 어시스트력이나 항력을 제시할 수 있다. 개발한 상지 운동훈련 프로그램과 시스템의 유효성을 검토하기 위해, 5 명의 운동기능 장애인을 대상으로 직선동작 훈련 프로그램을 수행할 때의 손잡이 위치, 수행 속도, 손잡이의 오차 및 상지의 EMG 신호를 측정하였다. 5 명의 피험자의 손잡이의 궤적 및 EMG 활동이 유사함을 보였다. 이러한 결과는 가상 현실의 힘을 손잡이에 제시함으로써 EMG 활동이 증가하였다고 볼 수 있다. 본 실험의 결과, 객관적이며 정량적인 상지 재활치료 시스템의 개발 및 평가 방법이 시사되었다.

• 재활복지공학회논문지
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• 제10권4호
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• pp.315-320
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• 2016

본 연구에서는 사용자 본인(선수)의 일렉트릭 소드 및 커넥터를 활용하여 훈련이 가능한 Plug&Play 방식의 실시간 펜싱 반응시간 측정장치를 개발하였다. 측정장치는 훈련인형의 상체 뒤쪽에 봉을 통해 연결 배치하여 회전이 가능하도록 하였으며, 인형몸체와 헬멧, 측정장치, 릴 신호연결부 선수의 일렉트릭 소드 및 커넥터가 폐회로를 구성하여 동작하도록 개발하였다. 측정장치는 랜덤 신호(빛, 소리)를 제시한 후 공격이 이루어질 때까지의 반응시간을 측정하여 실시간으로 선수에게 제공하게 된다. 대표팀 코치 및 선수의 파일럿 테스트 및 피드백을 통해 개발된 시스템의 유용성을 확인하고자 하였다.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제16권2호
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• pp.254-268
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• 2013

본 논문에서는 마비/편마비 환자의 손 재활운동을 위한 증강현실 인터랙션을 통한 재활운동시스템을 제안한다. 주로 기계적 장치에 의존하고 있는 기존의 마비환자 재활운동시스템에서 가정에서 손쉽게 재활훈련을 수행할 수 있도록 시스템을 구성하기위하여 컴퓨터 비전 기법을 이용하여 재활훈련에 필요한 장비를 최소화하고 좀 더 간편하게 설치하여 사용할 수 있도록 하는데 초점을 맞추었다. 본 논문에서 제안된 방법은 손끝의 움직임과 상태를 손끝마커의 위치와 접촉여부를 검사함으로써 인터랙션 상태를 점검한다. 한대의 카메라로부터 입력되는 손끝 마커의 2차원 위치는 3차원 객체와의 인터랙션을 위하여 ARToolKit 마커를 기반으로 보정된 3차원 카메라 공간상의 좌표로 변환되어 사용된다. 3차원 좌표계로 변환과정을 거친 손끝 마커의 3차원 위치는 3차원 객체와의 인터랙션에 반영함으로써 증강현실 기반의 인터랙션을 구현하였다. 본 논문에서 제시한 인터랙션 기법의 구현내용을 실험결과에서 나타내었고, 증강현실 기반 테이블탑 환경에서 마비환자의 재활운동에 활용될 수 있음을 나타내었다.

• 한국게임학회 논문지
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• 제11권6호
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• pp.171-180
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• 2011

본 논문에서는 편마비 환자들의 재활 훈련을 돕기 위하여 시각적인 피드백과 동기 부여를 줄 수 있는 다채널 근전도 기반의 체감형 무선 게임 장치를 제안하였다. 게임 콘텐츠는 환자의 회복 상태에 따라 적용할 수 있도록 채널 별로 제작하였으며, 속도 및 난이도를 조절할 수 있게 제작되었다. 본 장치의 유효성 검증을 위하여 편마비 환자 7명을 대상으로 적용하여 설문 조사를 하였다. 조사 결과는 치료 효과에 대한 기대감이 가장 높은 점수($4.14{\pm}0.38$)를 보여주었으며, 설문 문항 전체적으로 3점 이상의 결과를 보여주었다. 이 연구의 필요성과 개발된 장치의 만족감을 확인할 수 있었으며, 본 장치는 재활 환자들에게 게임을 통하여 재미있게 재활 운동을 할 기회를 제공할 수 있을 것이다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제13권1호
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• pp.221-228
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• 2018

빅데이터(Big data)는 제4차 산업혁명 시대를 맞이하여 과학, 기술, 산업, 사회분야에서 사물인터넷(IoT), 인공지능(AI), 클라우드(Cloud)와 더불어 공공분야와 민간분야를 아우르는 곳에서 중요한 키워드가 되고 있다. 빅데이터 기반의 서비스는 교통, 기상, 의료, 마케팅 등의 다양한 분야에서 제공되고 있다. 특히 스포츠 분야에서는 병원이나 재활센터가 아닌 훈련이나 일상 생활에서 생체 신호(Vital sign)를 측정할 수 있는 웨어러블 장치(Wearable device)의 등장으로 여러 형태의 생체 신호를 수집, 관리할 수 있게 되었다. 하지만 아직까지 스포츠분야, 즉 야구선수의 훈련(training)과 재활(rehabilitation)을 위한 웨어러블 장치에서 추출된 생체 신호를 가지는 빅데이터에 대한 연구가 활성화되지 못하고 있다. 따라서 본 논문에서는 야구선수에 대한 훈련, 특히 내야와 외야 수비선수에 대한 운동량 측정 생체신호를 빅데이터 기반으로 저장하고 분석할 수 있는 시스템에 대한 연구를 제안한다.

• 재활복지공학회논문지
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• 제9권1호
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• pp.45-51
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• 2015

본 연구에서는 3차원 척추 안정화 운동이 고령자의 체간 근력 및 신체 구성 변화에 미치는 효과에 대해 검증하고자 하였다. 피험자는 건강한 65세 이상 고령자 40명(훈련군 20명, 대조군 20명)으로 구성하였다. 피험자는 실험 전 후 척추안정화 훈련 장치를 이용하여 8가지 방향에 대한 근력 평가를 수행하였다. 또한 체성분 분석기를 이용하여 신체 구성 변화에 대한 평가를 수행하였다. 훈련군은 척추 안정화 훈련 시스템에서 방향성 훈련(F, FOR, R, BOR, B, BOL, L, FOL)을 제공하였으며, 탄력 밴드 운동, 근력 강화 체조, 걷기 운동으로 구성된 복합운동을 30분간 수행하였다. 대조군은 척추 안정화 운동을 제외한 복합운동을 실시하였으며, 모든 훈련은 주 3회, 총 8주간 실시하였다. 그 결과 훈련군은 체간 근력이 실험 전 79.9점에서 8주 후 85.6점으로 유의하게 증가하는 결과를 보였으며, 신체구성에서도 체중 감소, 체지방 감소, BMI 지수 감소 등의 결과를 나타내었다. 반면, 대조군의 경우 체간 근력의 변화는 없었지만 골격근량 증가, 체지방 감소 등의 운동 효과를 나타내었다. 이러한 결과는 척추 안정화 운동이 고령자의 체간 근력 및 신체구성 발달을 유도하여 고령자의 비만 및 낙상 예방에 도움이 될 것으로 판단된다. 향후 이러한 데이터를 기반으로 척추 안정화 훈련기기와 복합운동을 조합하여 고령자들에게 효과적인 재활 운동 프로그램 개발에 응용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 재활복지공학회논문지
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• 제7권2호
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• pp.47-54
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• 2013

본 논문은 몸 전체의 움직임을 측정하고 분석할 수 있는 관성센서 기반 모션 캡처링 시스템에 관한 것이다. 본 시스템 구현을 위해 자이로스코프, 가속도계 및 지자계 신호를 이용한 자세 방위 측정장치 모듈을 개발하였으며, 다수의 모듈을 환자의 분절에 부착하고 공간상에서 각 분절의 방위각을 계산하여 3차원 모션캡처를 수행하였다. 또한 재활과 관련된 많은 응용에 있어 중요한 생체역학 측정값인 신체 분절간의 관절각을 추출하는 알고리즘을 제안하였다. 개발한 자세 방위 측정장치 모듈의 성능을 평가하기 위하여 3차원 공간상의 변위 및 방위를 밀리미터 해상도로 제공할 수 있는 Vicon을 참조 측정 시스템으로 이용하였으며, 2.56도의 평균 제곱근 오차를 얻을 수 있었다. 실험 결과 본 연구에서 개발한 시스템은 뇌졸중 후 회복단계 동안 사지 및 보행 동작을 실시간으로 분석, 제공함으로서 재활의 효과, 난이도 조절 및 피드백 요소를 제공할 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권10호
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• pp.1393-1401
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• 2010

본 논문은 인체 수관절 운동과 표면 근전도의 상관관계를 실험적으로 다룬다. 수관절의 해부학적 구조를 분석하여, 수관절 운동 형상을 파악하고 운동을 발생시키는 주요 근육을 선정하였다. 수관절 재활 훈련 장치를 이용하여 수관절 운동에 저항하는 토크를 가하고, 이 때 주요 근육에서 토크에 따른 표면 근전도 신호를 측정하였다. 측정된 표면 근전도 신호의 크기를 계산하여 수관절 운동과의 연관성 분석에 사용하였다. 실험 결과로부터 수관절 토크와 표면 근전도 신호의 크기가 토크 $0.1\;N{\cdot}m$ 이하의 수관절 운동에서는 선형적으로 비례함을 밝혔고, 수관절 근육의 단면적에 따라 표면 근전도 신호의 크기도 선형적으로 비례함을 확인하였다. 또한 수관절 운동에 관여하는 각 근육의 기여도를 분석한 결과, 각 운동을 발생시키는 가장 주도적인 2개의 근육 중에서 한 근육의 기여도가 약 60 %로서 일관성 있게 나타났다. 이러한 세 가지 실험 결과로 좀 더 정교한 수관절 재활 훈련 장치나 로봇 등을 제작하는데 응용할 수 있다.

• 센서학회지
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• 제12권2호
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• pp.88-94
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• 2003

근전도는 근육의 수축을 관장하는 신경다발의 전기적 흥분에 의해 생기는 생체전기신호이다. 따라서 근육운동에 따라 발생하는 근전도 신호를 측정, 분석하면 운동기능의 정상여부를 판단할 수 있을 뿐 아니라 사용자의 동작에 의해 컴퓨터나 전자장치를 작동시키는 인간-기계 인터페이스(man-machine interface)용 입력신호로도 사용할 수 있다. 본 연구에서는 사용자의 일상생활에서의 자연스러운 동작과 관련된 근전도 신호를 측정할 수 있는 소형의 무선 생체신호 측정시스템을 개발하였다. 기존의 근전도 측정 시스템에서 전극과 증폭기 사이에 존재하는 전선은 동적잡음의 원인이 되고 사용자의 동작을 방해할 수 있으므로 소형의 증폭회로를 전극 바로 위에 일체형으로 제작하였고 증폭기와 컴퓨터 사이에 무선 데이터 전송을 사용하여 사용자의 일상적인 원활한 동작을 가능케 하였다. 개발된 측정 시스템의 크기는 $60{\times}40{\times}25mm$이고 무게는 100g이다. 개발된 시스템에 대한 성능 평가결과 컴퓨터를 위한 새로운 인터페이스 장치, 운동선수의 훈련결과 분석, 환자의 재활훈련 성과 측정 그리고 가상현실 입력장비 등의 용도로 사용될 수 있음을 확인하였다.

• 재활복지공학회논문지
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• 제12권1호
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• pp.53-62
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• 2018

본 연구에서는 디지털 풀리 기술을 이용하여 다양한 운동 형태에서 정량적인 1RM 측정이 가능한 국민건강관리 및 체력증진을 위한 스마트 1RM 시스템을 개발하고 이를 이용하여 훈련 시 그에 대한 효과를 검증하고자 하였다. 휴대용 근력 측정 장치, 블루투스 통신 기반 휴대폰 데이터 전송 및 회로도, 높낮이 조절이 가능한 시스템 몸체로 구성된 디지털 풀리 기반 스마트 1RM 측정시스템을 개발하였다. 피험자는 신체 건강한 20대 성인남녀 30명을 대상으로 15명씩 무작위로 개발된 시스템을 이용하여 훈련을 수행하는 그룹과 수행하지 않는 그룹으로 나뉘었다. 피험자는 스마트 1RM 시스템을 이용하여 팔꿈치, 요추, 무릎관절 신전/굴곡 운동을 10회씩 5세트를 수행하였고, 실험 기간은 주 3일, 총 8주간 진행되었다. 개발된 시스템에 대한 유효성 검증을 위해 주관절, 요추관절, 슬관절의 최대근력을 BIODEX System 3를 이용하여 측정하였고 운동 모드에 대한 유효성 검증을 위해 호흡가스분석을 평가하였다. 또한 개발된 1RM 시스템의 최대근력 평가 결과 값에 대한 유효성 검증을 위해 기존 검증된 시스템인 등속성 근기능 측정 모듈인 Biodex system3 결과 값과 비교 분석하였다. 실험결과, 훈련그룹에서 최대근력 증진 운동 전 후 주관절, 요추관절, 슬관절의 최대 근력이 유의하게 모두 증진되는 결과를 얻었다. 1RM 운동모드 중 산소섭취량은 근력강화 운동이 근지구력강화 운동 보다 약 10.91% 더 많은 산소소비량을 나타냈다. 또한 개발된 스마트 1RM 최대근력 측정데이터에 대한 유효성을 검증하기 위해 기존 Biodex system3 데이터와 신뢰도분석을 실시한 결과, 신뢰도는 0.895(*p<0.00)로 매우 높은 신뢰 수준 일치하는 결과를 얻었다. 본 연구는 향후 국민 건강관리 및 체력증진을 보다 정량적으로 활용하고 또한 고령자나 재활환자들의 조기 재활치료에 적용 가능하다고 생각된다.