• 로봇학회논문지
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• 제1권1호
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• pp.1-8
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• 2006

In this paper, we propose a methodology for classifying types of lower limb disability and their mechanical structure, based on extensive survey of previous developments. We also propose a task-oriented design with human-friendly and energy-efficient assistive system. The result can be used for optimal design of wearable walking-assistive robot considering the type of disability and the content of task.

• 한국의류학회지
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• 제44권6호
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• pp.1107-1119
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• 2020

This study analyzed a subject's body reaction and subjective sensation when wearing a gait-assistive rehabilitation robot. The research method measured skin and clothing surface temperatures for 'seating-standing' and 'walking in place' exercises after wearing a gait-assistive rehabilitation robot. In addition, subjective sensation and satisfaction were evaluated on a 7-point Likert scale. The study results showed that the average skin temperature during exercise while wearing the gait-assistive rehabilitation robot was within a comfortable range. However, during the 'seating-standing' exercise, the skin temperature was slightly lowered. Additionally, the clothing surface temperature tended to be lower than the pre-exercise temperature after all exercises. The subjective sensation evaluation results showed that the wear comfort of the waist part was low during mobility/activity. In addition, an overall improvement in the wear comfort of the robot is necessary. The short-time movement of wearing and walking in the gait-assistive rehabilitation robot did not interfere with the thermal comfort of the body. However, the robot needs to be ergonomically improved in consideration of the long wearing time along with improved material that to satisfy overall wearing comfort.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제21권6호
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• pp.538-546
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• 2015

This paper describes an intelligent ankle assistive robot which provides assistive power to reduce ankle torque based on an analysis of ankle motion and muscle patterns during walking on level and sloped floors. The developed robot can assist ankle muscle power by driving an electric geared motor at the exact timing through the use of an accelerometer that detects gait phase and period, and a potentiometer to measure floor slope angle. A simple muscle assistive link mechanism is proposed to convert the motor torque into the foot assistive force. In particular, this mechanism doesn't restrain the wearer's ankle joint; hence, there is no danger of injury if the motor malfunctions. During walking, the link mechanism pushes down the top of the foot to assist the ankle torque, and it can also lift the foot by inversely driving the linkage, so this robot is useful for foot drop patients. The developed robot and control algorithm are experimentally verified through walking experiments and EMG (Electromyography) measurements.

• 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.

• 재활복지공학회논문지
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• 제6권2호
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• pp.15-22
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• 2012

외골격 보행보조로봇은 로봇 시스템을 인체에 직접 착용하는 형태이므로 기구적인 측면에서는 인체 근골격 구조에 최적화된 메커니즘으로 구성되어야 하며, 제어적인 측면에서는 근골격계의 손상을 일으킬 수 있는 로봇의 부적합한 거동을 예방할 수 있는 안전장치를 갖추어야 한다. 외골격 보행보조로봇을 개발하기 위해서는 보행이나 근골격계의 거동특성에 대한 이해 및 분석이 필요하다. 본 연구에서는 최적화된 로봇시스템 설계를 위하여 구동장치의 관절력과 동력 용량을 예측하였으며 몇 가지 보행동작에 대한.관절거동특성을 파악할 수 있는 자료를 획득하였다. 평지보행을 제외한 나타나는 주요한 동작으로는 계단오르고 내리기, 안기, 서기, 경사면 걷기 등이 있다. 본 연구에서는 경사면 걷기를 제외한 모든 동작에 대한 동작 실험을 수행하고 분석하였다.

• 로봇학회논문지
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• 제12권2호
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• pp.144-151
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• 2017

An important characteristic of people with partially impaired walking ability, such as incomplete paraplegics, is that they are able to generate voluntary motion of lower-limbs. Therefore, wearable robots for the incomplete paraplegic patients require a different assistance method compared to those of complete paraplegics. First, the wearable robot should be controlled to not resist wearer's motion. Second, it should be able to generate assistive torque accurately when needed. In this paper, a wearable robot, called EROWA, for the incomplete paraplegic patients is introduced. EROWA utilizes compact rotary series elastic actuators (cRSEAs) and a control method called the zero impedance control to reduce the mechanical resistance. An assistive torque trajectory is proposed to assist gait in this paper. The proposed method is verified by simulation and experimental studies.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권5호
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• pp.503-515
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• 2011

보행 재활 훈련용 보행보조 로봇을 개발하고, 시제품의 운동학적 특성을 평가하였다. 이 보행보조 로봇은 고관절(hip), 슬관절(knee), 족관절(ankle) 등으로 구성되며, 각 관절은 감속기가 포함된 모터에 의해 구동된다. 인체 보행 운동을 이론적으로 해석하여, 보행 운동 중 각 관절의 각도 변위를 계산하는 식을 구하였고, 계산된 각도 변위를 로봇 구동기에 입력하였다. 트레드밀(treadmill) 위에서의 실험을 통해 다양한 보행 속도(walking speed) 및 보폭(stride)에서 각 관절의 출력 각도 변위를 측정하고 입력 값과 비교하였다. 입력 각도 변위와 출력 각도 변위의 차이가 고관절에서는 5.22%, 슬관절에서는 2.97% 이내로 일치함을 확인하여, 설계대로 보행보조 로봇이 작동함을 입증하였다.

• 재활복지공학회논문지
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• 제7권2호
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• pp.55-62
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• 2013

본 논문은 편마비 환자나 장애인의 보행을 지원하는 외골격 로봇에 대해 연구하였다. 2축 자유도를 가진 외골격 로봇 개발 및 관절 운동에 대해 테스트 하였다. 정상적인 사람으로부터 얻어진 EMG 신호를 분석하고, 편마비 환자를 정상적인 사람처럼 보행 할 수 있도록 보조 로봇을 편리하고 자동화된 보행이 되도록 제어신호를 추출 하였다. 편마비 환자의 보행을 위한 기능적 전기 자극(FES)를 사용하는 목적이 손상된 기능을 복원하는 것이다. 그러나 이것은 사용을 잘못하면 환자에게 치명적인 전기 충격을 줄 수 있거나 지속적인 자극으로 근육피로의 원인이 될 수 있다. 최소한의 근육 피로도로 편마비 환자의 편리한 걸음은 제어 신호로 외골격 보조 로봇의 조작을 통해 가능성을 제시하였다. 보행 보조 외골격로봇은 FES 자극기를 사용하는 것보다 보다 효율적으로 동작할 수 있음을 보였다. 본 연구 실험은 앉아, 서, 걷기같이 우리의 생활에 보통의 움직임을 수행하고, 버튼스위치, 피에조 센서와 특별히 피드백 제어 시스템은 부드러운 보행 모션이 되도록 하였다. 그리고 실험결과도 건강한 다리의 근전도 신호를 편마비 환자의 손상된 다리의 보조로봇 시스템의 동작신호로 이용하여 편리하게 이동할 수 있음을 보여준다.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제11권11호
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• pp.936-942
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• 2005

Recently the exoskeletal power assistive equipment which is a kind of wearable robot has been widely developed to help the human body motion. For the elderly people and patients, however, some limits exist due to the weight and volume of the equipments. As a feasible solution, a tendon-driven exoskeletal power assistive device fur the lower body, and caster walker are proposed in this research. Since the caster walker carries the heavy items, the weight and volume of the wearable exoskeleton are minimized. The key control is used to generate the joint torque required to assist motions such as sitting, standing and walking. Experiments were performed for several motions and the EMG sensors were used to measure the magnitude of assistance. When the motion of sitting down and standing up was compared with and without wearing the proposed device, the $25\%$ assistance was acquired.

• Physical Therapy Rehabilitation Science
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• 제11권4호
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• pp.478-487
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• 2022

Objective: This study was conducted to analyze the effect of wearable complex muscle support system on energy efficiency during walking in elderly. Design: Cross sectional study Methods: Twenty healthy elderly participated in this study. All subjects performed a 6 minuteswalk test(6MWT) and stair climbing test in dual, slack and no suit conditions. In each condition, oxygen consumption(VO₂), metabolic equivalents(METs), energy expenditure measures(EEm), physiological cost index(PCI), walking velocity and heartrate were measured. Through repeated measured ANOVA, it was investigated whether there was a statistically significant difference in the measurement results between the three conditions. Results: In over-ground walking, VO₂, METs and EEm showed significant differences between no suit and slack conditions(p<0.05). In stair climbing, VO₂ showed significant difference between slack and dual conditions(p<0.05). Also, METs and EEm showed significant differences between no suit and slack, and between slack and dual conditions(p<0.05). Conclusions: Wearing the wearable complex muscle support system for elderly does not have much benefit in energy metabolism efficiency in over-ground, but there is a benefit in stair walking.