• 대한물리의학회지
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• 제15권4호
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• pp.163-174
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• 2020

PURPOSE: This study examined the effects of Robot Tilt-table Training (RTT) on the lower extremity strength, balance, gait, and satisfaction with rehabilitation, in patients with subacute stroke (less than six months after stroke onset), and requiring intensive rehabilitation. METHODS: A total of 29 subacute stroke patients were divided into an RTT group (n = 14) and a Body Weight Support Treadmill Training (BWSTT) group (n = 15). The mean age of patients was 62 years. RTT and BWSTT were performed for four weeks, three times a week, for 30 minutes. Isometric strength of the lower extremities before and after intervention was compared by measuring the maximal voluntary isometric contraction of the lower extremity muscles. To compare the balance function, the center of pressure (COP) path-length and COP velocity were measured. Timed Up & Go test (TUG) and 10 Meter Walking Test (10 MWT) were evaluated to compare the gait function. A satisfaction with rehabilitation survey was conducted for subjective evaluation of the subject's satisfaction with the rehabilitation training imparted. RESULTS: In the intra-group comparison, both groups showed significant improvement in lower extremity strength, balance, gait, and satisfaction with rehabilitation, by comparing the parameters before and after the intervention (p < .05). Comparison of the amount of change between groups revealed significant improvement for all parameters in the RTT group, except for the 10 MWT (p < .05). CONCLUSION: Both groups are effective for all variables, but the RTT group showed enhanced efficacy for variables such as lower extremity strength, balance, gait, and satisfaction with rehabilitation, as compared to the BWSTT group.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제16권10호
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• pp.939-947
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• 2010

With the rising numbers of elderly and disabled people, the demand for welfare services using a robotic system and not involving human effort is likewise increasing. This study deals with a mobile-robot system combined with a BWS (Body Weight Support) system for gait rehabilitation. The BWS system is designed via the kinematic analysis of the robot's body-lifting characteristics and of the walking guide system that controls the total rehabilitation system integrated in the mobile robot. This mobile platform is operated by utilizing the AGV (Autonomous Guided Vehicle) driving algorithm. Especially, the method that integrates geometric path tracking and obstacle avoidance for a nonholonomic mobile robot is applied so that the system can be operated in an area where the elderly users are expected to be situated, such as in a public hospital or a rehabilitation center. The mobile robot follows the path by moving through the turning radius supplied by the pure-pursuit method which is one of the existing geometric path-tracking methods. The effectiveness of the proposed method is verified through the real experiments those are conducted for path tracking with static- and dynamic-obstacle avoidance. Finally, through the EMG (Electromyography) signal measurement of the subject, the performance of the proposed system in a real operation condition is evaluated.

• 융합신호처리학회논문지
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• 제24권2호
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• pp.126-133
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• 2023

고령화의 심화, 사회참여 욕구의 확대, 삶의 질 향상과 관련하여 장애인과 고령자를 위한 재활 로봇에 대한 관심이 커지고 있다. 최근 고령 및 장애 인구의 증가와 함께 간병인 또는 보호자의 감소 추세에 따라 더 관심이 증대되고 있다. 이에 이러한 변화에 맞는 경제적이면서도 효율적인 재활훈련이 가능한 능동형 보행훈련 로봇의 개발이 요구된다. 이에 본 연구에서는 두 다리의 관절을 움직이는 근육 6 부위에서 근전도를 획득하고, 이를 분석하여 개인의 근육 상태를 고려하여 보행 재활이 가능한 운동 로봇 시스템을 제안하였다. 이를 통하여 단순히 자동으로 보행 운동이 제공될 때 환자의 의지가 반영되지 않아 운동의 효과가 낮아지는 것을 방지할 수 있도록 시스템을 구성하였다. 개발된 시스템의 평가 결과 본 연구를 통해 제작된 보행 재활 로봇 시스템이 설계 요구사항에 적합한 성능을 갖추었음을 확인할 수 있었으며, 사용성 평가에서도 종합적으로 만족스러운 것으로 확인되었다. 본 연구의 결과는 보행 재활에 어려움을 겪고 있는 환자들에게 큰 도움이 될 것으로 생각되며, 근전도 신호 기반 보행 로봇 시스템 개발에 도움이 될 것으로 판단된다.

• 로봇학회논문지
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• 제12권2호
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• pp.116-123
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• 2017

Wearable robots are receiving great attention from the public, as well as researchers, because its motivation is to improve the quality of lives of people. Above all, complete paraplegic patients due to spinal cord injury (SCI) might be the most adequate target users of the wearable robots, because they definitely need physical assistance due to the complete loss of muscular strength and sensory functions. Furthermore, the medical care of complete paraplegics by using the wearable robots have significantly reduced the mortality rate and improved the life expectancy. The requirements of the wearable robot for complete paraplegics are actuation torque, locomotion speed, wearing sensation, robust gait stability, safety, and practicality (i.e., size, volume, weight, and energy efficiency). A WalkON Suit is the wearable robot that has satisfied the requirements of the wearable robot for complete paraplegics and participated in the powered exoskeleton race of Cybathlon 2016. In this paper, configuration of the WalkON Suit, human-machine interface, gait pattern, control algorithm, and evaluation results are introduced.

• 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.

• 대한물리의학회지
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• 제17권4호
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• pp.65-73
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• 2022

PURPOSE: The present research examined the effects of progressive robot-assisted step training on the strength of the lower extremity and gait speed of an individual with stroke through changes between the baseline and the intervention stage (1, 3, 6, 9, and 12 months). METHODS: A single-subject (A-B) design was performed for a chronic stroke patient aged 70 years old. The robot-assisted step training was conducted three times a week during 12 months (40 minutes/session), and the assessment was conducted a total of seven times between the baseline and the intervention (No. 1, 3, 6, 9, and 12 months) to determine the effect of the intervention. RESULTS: As a result of the intervention, the muscle strength at the lower extremity of the paralysis side increased by the greatest extent 12 months after the intervention compared to the baseline, and the gait speed via the 10-meter walk test was increased as well. CONCLUSION: Long-term robot-assisted step training might be an effective intervention for improving the strength of the paretic lower extremity muscles and gait speed in stroke patients with difficulty walking independently. Further studies with sufficient sample sizes and a randomized control group will be needed to evaluate the long-term effects of robotic stepping rehabilitation.

• 한국정밀공학회지
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• 제17권12호
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• pp.169-175
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• 2000

Stable and comfortable walking supports, which can reduce the body weight load partially, are needed for the recovering patients from neurologic disease and orthopedic procedures. In this paper, the development of a manipulator of rehabilitation robot for the patients with walking disabilities are studied. A force controller using pneumatic actuators is designed and implemented to the human friendly rehabilitation robot considering the safety of patients, reliability of the system, effectiveness of the unloading control and economic maintenance of the system. The mechanism of the unloading manipulator is devised to improve the sensibility for the movement of the patients such as direction and velocity. For the unloading force control, fuzzy control algorithm is adopted to reduce the partial body weight and suppress the unwanted fluctuation of the body weight load to the weak legs due to the unnatural working of the patients with walking disabilities. The effectiveness of the force control is experimentally demonstrated.

• 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.

• 한국전문물리치료학회지
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• 제28권3호
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• pp.215-226
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• 2021

Background: Robot-assisted gait training (RAGT) is an effective method for walking rehabilitation. Additionally, the body weight support (BWS) system reduces muscle fatigue while walking. However, no previous studies have investigated the effects of RAGT with BWS on isokinetic strength of quadriceps and hamstring muscles. Objects: The purpose of this study was to investigate the effects of torque, work, and power on the quadriceps and hamstring muscles during RAGT, using the BWS of three conditions in healthy subjects. The three different BWS conditions were BWS 50%, BWS 20%, and full weight bearing (FWB). Methods: Eleven healthy subjects (7 males and 4 females) participated in this study. The Walkbot_S was used to cause fatigue of the quadriceps and hamstring muscles and the Biodex Systems 4 Pro was used to measure the isokinetic torque, work, and power of them. After RAGT trials of each of the three conditions, the subjects performed isokinetic concentric knee flexion and extension, five at an angular velocity of 60°/s and fifteen at an angular velocity of 180°/s. One-way repeated analysis of variance was used to determine significant differences in all the variables. The least significant difference test was used for post-hoc analysis. Results: On both sides, there were significant differences in peak torque (PT) of knee extension and flexion between the three BWS conditions at an angular velocity of 60°/s and 180°/s conditions. A post-hoc comparison revealed that the PT in the BWS 50% was significantly greater than in the BWS 20% and the FWB and the PT in the BWS 20% was significantly greater than in the FWB. Conclusion: The results of this study suggest that the lower BWS during RAGT seems to lower the isokinetic torque, work, and power of the quadriceps and hamstring muscles because of the muscle fatigue increase.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권7호
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• pp.459-466
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• 2016

본 연구는 아급성기 뇌졸중 환자에서 로봇 보조치료법이 운동능력 및 기능적인 회복에 미치는 효과를 알아보고자 하였다. 환자 53명이 연구에 참여하였다. 로봇보조 보행치료군은 고식적인 치료에 추가로 Lokomat$^{(R)}$ 이용하여 하루에 삼십분씩, 일주일에 5회, 4주 동안 시행하였으며, 대조군은 고식적인 치료에 추가로 하루에 삼십분씩 고식적인 치료를 시행 받았다. 모든 환자들은 임상지표의 비교를 위해, 치료 전과 4주간의 치료 후 Fugl-Meyer assessment, Motricity index, functional ambulation category, Berg balance scale, 10m 보행검사, 한국판 수정 바델지수, 한국판 간이 정신 상태검사와 벡 우울증 척도를 평가 받았다. 환자들은 기능회복과 체성 감각 유발전위 검사 결과의 관계를 알아보기 위해 유발 전위 검사를 시행하였다. 아급성기 뇌졸중 환자에서 로봇 보조 보행치료군에서 대조군에 비해 하지의 운동기능, 보행 능력, 일상생활능력의 유의한 호전이 나타났다. 체성 감각 유발 전위 검사의 결과는 임상 지표들의 관련성 분석에서 Motricity index와 한국판 수정 바델지수와 관련이 있는 것으로 나타나 아급성기 뇌졸중 환자의 기능을 예측하는데 유용할 것으로 생각된다. 로봇 보조 보행치료는 아급성기 뇌졸중 환자의 운동기능과 보행기능의 회복을 촉진하는 것으로 생각된다.