• 재활복지공학회논문지
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• 제8권4호
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• pp.299-303
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• 2014

최근 노년인구의 증가로 이동 보조기기의 수요가 증대되고 있다. 이동 보조 기기 중 하나인 보행보조기의 수요도 늘고 있다. 보행보조기란 고령자나 환자들 같은 지역 이동이 불편한 사람들의 체중을 분담 받아 보행을 도와주는 기기이다. 본 논문에서는 현재 수동 보행보조기에 전동 기능을 탑재하여 사용자들의 보행을 도와주는 전동 보행보조기를 제작하였다. 또한 장거리 이동시 차에 실어 이동 시킬 수 있도록 경량의 접이식 구조를 적용하여 설계 및 제작 하였다.

• 재활복지공학회논문지
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• 제5권1호
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• pp.17-25
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• 2011

본 논문은 전동 보행보조기의 편의성 향상을 위한 최적의 제어 이득을 찾고 제어 알고리즘을 설계하였다. 최근 노인의 인구가 의료 기술의 발달로 급속히 증가되고 있으며, 다양한 이동형 보행보조기구는 삶의 질을 개선하기 위해 개발되고 있다. 이러한 이동형 제품 중 수동형 보행보조기는 노인의 보행의 힘을 도와주는 전동모터를 가지고 있지 않아 노인들이 충분한 근력이 없기 때문에 경사로 및 문의 문턱 등 고르지 않는 지형에서 이동하는데 제안사항이 있다. 이러한 상황을 극복하기 위해 전동타입의 보행보조기를 개발하였다. 전동형 보행보조기는 수동형과 다르게 사용자가 조작을 해야 모터가 구동되는 구조이다. 이러한 구조는 사용자가 조작을 잘못 하였을 경우 상당한 불편함을 사용자에게 준다. 이러한 전동형 보행보조기를 수동형 보행보조기와 비교하여 조작의 편의성을 판단하고 기준을 만들어 사용자의 편의성에 대하여 제어 값을 변경하면서 사용자 편의성을 개선하였다. 본 논문에서는 보행의지를 인식하고 편의성의 성능을 측정할 수 있는 방법인 햅틱 센서를 소개하며 편의를 개선하는 제어 알고리즘을 제안한다. 또한 편의성의 평가는 COV(Center of Vehicle)와 사용자의 COP(Center of Position)과의 차이의 변화를 통해 상대적인 편의성을 평가하였다. 전동 타입 보행보조기와 새로운 측정방법을 도입하여 모든 과정을 실험을 통하여 확인 하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2011년도 전력전자학술대회
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• pp.537-538
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• 2011

본 논문에서는 전동 휠체어를 이용하여 이동할 때 안전운전을 위한 반 자율 보조 장치를 제안한다. 제안된 전동 휠체어 보조 장치는 장애물 감지를 위한 초음파 센서와 현재 방향과 위치를 확인하기 위한 엔코더를 사용하여 이동시 발생할 수 있는 안전사고를 미연에 방지할 수 있도록 설계하였다.

• 융합신호처리학회논문지
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• 제23권4호
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• pp.200-208
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• 2022

본 연구에서는 객체 인식 모델을 활용하여 전동 이동 보조기를 이용하는 교통약자를 위한 자동 정보 수집 체계 및 지리정보 구축 알고리즘을 구현하고자 한다. 장애인의 이동 중 만날 수 있는 객체를 인식하면서 좌표정보와 함께 획득하고 사진정보를 저장하여 기존의 장애인용 지리정보 보다 개선된 이동 경로 선택용 지도정보를 제공하고자 한다. 데이터 획득을 위한 수집 프로세스는 HW 계층을 포함하여 총 4가지 계층으로 구성되어 있으며, 영상 정보와 위치정보를 수집하여 서버로 송신하고 이를 인식하고 분류하는 과정을 통해 지리정보 생성에 필요한 데이터를 추출한다. 생성된 알고리즘은 실제 배리어프리존 일대에서 주행 실험을 실시하고 이 과정에서 실제 데이터의 수집과 그에 따른 지리정보 생성 알고리즘의 실행을 통해 실제 유의한 수준의 지리정보가 얼마나 효율적으로 생성되는지를 확인한다. 수집된 지리정보 처리 성능은 세 번의 실험에서 1회차 70.92 EA/s, 2회차 70.69 EA/s 3회차 70.98 EA/s로 평균 70.86 EA/s로 확인되었으며 실제 지리정보에 반영되기까지 약 4초가 소요됨을 확인할 수 있었다. 이러한 실험 결과로부터 전동 이동 보조기를 이용하는 보행 약자가 현재보다 빠르게 제공되는 새로운 지리정보를 이용해 안전한 주행이 가능한 것으로 확인되었다.

• Journal of Platform Technology
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• 제10권2호
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• pp.10-19
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• 2022

이동의 불편을 겪는 사람을 위한 휠체어 등 이동 보조 장치들이 전동화, 자동화되고 있다. 이러한 이동 보조 장치는 평지 이동에 적합하도록 설계, 제작되어 있어 바닥 면의 높이가 다른 계단 구간의 이동에 적합하지 않다. 전동화, 자동화된 이동 보조 장치는 전방에 계단이 있는 경우 이동 방향을 변경하거나 정지해야 한다. 만약 사용자 또는 자동 제어 시스템이 적절한 시간 내 방향 전환 또는 정지하지 않으면 계단과 충돌 또는 구르는 등의 사고가 발생할 수 있다. 본 논문에서는 한 개의 거리 측정 센서를 이용하여 바닥 면까지의 사거리를 측정하여 계단을 검출하는 방법을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 방법은 사거리 측정을 위해 센서를 기울이는 각도와 센서가 이동 보조 장치 등의 이동체에 설치되는 높이 등의 매개변수를 고려하여 평지일 때 사거리의 예측 값과 측정값 사이의 차이를 이용하여 상향 계단 또는 하향 계단을 검출한다. 본 논문에서 제안한 방법으로 검출된 계단에 대한 정보가 정보를 전동화, 자동화된 이동 보조 장치의 제어기에 제공되면 제어기가 적절한 제어 동작을 수행할 수 있어 이동 보조 장치가 계단 구역 진입으로 인해 발생할 수 있는 사고를 방지할 수 있다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2016년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.189-190
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• 2016

본 논문은 휠체어의 탑승자의 구동력과 BLDCM(Brushless DC Motor) 에서 출력되는 보조력인 전기적인 구동력을 동시에 사용하는 탈부착형 수전동 휠체어의 제어기를 제안한다. 제안된 방식에서는 탈부착형 수전동 휠체어 제어기는 휠체어의 기울기와 휠체어의 상관관계를 바탕으로, 탑승자의 휠체어 림 구동 상태를 추정하여 휠체어의 전동력을 전달하는 BLDCM에서 구동력을 사용자의 지령에 따라 보조하도록 제어한다. 사용자의 요구 상태는 림의 구동에 따른 휠체어의 상태를 가속도, 자이로 센서를 이용해 측정을 하게 되고, 이를 상보필터를 사용해 각도를 보정하여, 지령치를 계산하고, 구동부는 지령치에 따라 휠체어에 필요한 전동력을 발생하게 된다. 탈부착형 수전동 휠체어의 제어방식은 시뮬레이션을 통해 가능성을 검증하였다.

• 융합신호처리학회논문지
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• 제24권2호
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• pp.119-125
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• 2023

본 연구에서는 전동 이동 보조기를 이용하는 교통약자의 이동을 저해하거나 불편을 초래하는 횡단 보도, 측구, 맨홀, 점자블록, 부분 경사로, 임시안전 방호벽, 계단, 경사형 연석과 같은 주행 장애물 객체를 촬영한 뒤 객체를 분류하고 이를 자동 인식하는 최적의 AI 모델을 개발하여 주행 중인 전동 이동 보조기 전방에 나타난 장애물을 효율적으로 판단할 수 있는 알고리즘을 구현하고자 한다. 객체 검출을 높은 확률로 AI 학습이 될 수 있도록 데이터 셋 구축 시 라벨링 형태를 폴리곤 형태로 라벨링 하며, 폴리곤 형태로 라벨링 된 객체를 탐지할 수 있는 Detectron2 프레임워크를 활용하여 Mask R-CNN 모델을 활용하여 개발을 진행하였다. 영상 획득은 일반인과 교통약자의 두 개 그룹으로 구분하여 진행하였고 테스트베드 2개 지역에서 얻어진 영상정보를 확보하였다. Mask R-CNN 학습 결과 파라미터 설정은 IMAGES_PER _BATCH : 2, BASE_LEARNING_RATE 0.001, MAX_ITERATION : 10,000으로 학습한 모델이 68.532로 가장 높은 성능을 보인 것이 확인되어 주행 위험, 장애 요소를 빠르고 정확하게 사용자가 인지할 수 있도록 하는 딥러닝 모델을 구축이 가능한 것을 확인할 수 있었다.

• 한국컴퓨터정보학회:학술대회논문집
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• 한국컴퓨터정보학회 2022년도 제65차 동계학술대회논문집 30권1호
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• pp.39-40
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• 2022

최근 전동 킥보드, 전동휠, 전기 자전거 등 개인형 이동수단(Personal Mobility)의 보급이 늘면서 관련 인명 교통사고가 급증하고 있다. 본 논문에서는 개인형 이동수단의 사용위험 및 사고 감소를 목적으로, 딥러닝 객체탐지 기술을 적용하여 다양한 위험요소를 증강현실 기술을 기반으로 한 HMD(Helmet mounted display)에 표시하는 '딥러닝 객체 인식과 증강현실을 적용한 개인 이동장치를 위한 HMD(Helmet Mounted Display) 어플리케이션'을 설계한다. 제시하는 방법은 실시간으로 수집된 전방의 실시간 영상 정보를 객체 탐지 알고리즘을 통해 위험요소 및 안전한 주행을 보조하는 객체를 감지하고 증강현실을 적용해 사용자에게 적절한 운전 보조장치 및 기능을 제공한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권8호
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• pp.837-848
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• 2014

본 논문에서는 보행이 불편한 노인들의 효과적인 자가 재활을 위한 보행 보조 로봇의 개발에 대해 연구하였다. 개발된 로봇의 주요 특징은 크게 유아보행기 및 전동휠체어 메커니즘을 융합한 안전성 및 운동성향상과 가변저항 및 스테레오 카메라를 이용한 정확한 보행 추종 제어 알고리즘으로 나눌 수 있다. 구체적으로, 유아보행기의 메커니즘을 적용하여 사용자가 보행 중 넘어지는 사고로부터 안전을 확보하는 동시에 다리근육의 부담을 줄여줄 수 있는 골반지지대를 설계하였으며, 전동휠체어와 같이 구동모터를 이용하여 사용자가 적은 힘으로도 로봇을 이동시킬 수 있도록 하였다. 다음으로, 골반지지대에 부착된 가변저항을 이용하여 사용자의 보행 의도 및 방향을 로봇이 자동적으로 판단하고 사용자를 추종할 수 있도록 하였으며, 스테레오 카메라를 이용한 사용자 하체모션분석 알고리즘으로부터 추종 반응속도와 정확성을 한층 높였다. 최종적으로, 단계적인 보행 보조 실험을 통해 개발된 로봇의 사용자 보행 추종 성능을 실험적으로 검증하였다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제16권4호
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• pp.543-554
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• 1995

본 논문에서는 전동화 수동 휠체어 INMEL-VII를 위한 주행 안정성과 제어기의 개선에 관하여 연구하였다. 기 개발된 INMEL-VI의 2년 여에 걸친 현장 실험에서 오르막길에서의 후방 전복으로 인한 주행안정성, 모터의 PWM 제어로 인한 스위칭 노이즈, 심한 내리막길에서 주행 명령이 없어도 모터가 회전하는 문제들이 지적되었다. 이러한 문제를 해결하기 위해 INMEL-VII에서는 모터와 구동축을 직결하고 출력을 증가시켰으며 바퀴의 중심축을 이동하여 무게중심을 안쪽으로 이동시켜서 후방 전복 임계 경사각을 크게 증가시켰고, 스위칭 주파수를 5kHz로 설정하기 위해 하드웨어를 개선하였다. 또한 INMEL-VII에서는 다양한 가속 및 감속 루틴으로 소프트웨어의도 개선하였다. 현장 주행 실험 결과 기계적 구성과 소프트웨어의 개선으로 인한 주행 안정성이 증가되고 다양한 조작이 가능해졌음을 알 수 있었다. 본 연구결과로 장애자의 보행 보조기구연구에 기여하고 보행부자유자에게는 염가의 국산 전동휠체어를 사용할 수 있는 기화가 증가되기를 기대한다.