Study on Advanced Knee Joint Linkage of Active Prosthesis Leg

진보된 능동 의족 무릎 관절 구조 연구

In this study, an advanced knee joint for active prosthesis leg driven by a linear actuator is suggested. The structure of knee joints of existing active prosthesis legs consists of three links. This kind of linkage requires large torque to drive the active prosthesis legs. Thus a new linkage structure is suggested to solve such problem in this paper. Motion characteristics of the suggested linkage are examined in the simulation. The motion simulation results show that the proposed linkage is able to imitate human gait cycles with the half of linear actuator speed in existing linkages.

본 연구에서는 선형 작동기로 동작하는 진보된 능동 의족 무릎 관절 구조를 제안한다. 기존의 연구에서 능동 의족은 일반적으로 3절링크 구조로 되어 있는 형태로 묘사된다. 그러나 이러한 의족은 통상 동작이 다리와 많은 차이가 있기 때문에 동작 시 노이즈에 민감하며, 제어 정밀도 역시 높게 요구된다. 본 연구에서는 이러한 점을 감안하여 4절링크로 된 새로운 의족구조를 제안하였다. 기구학을 이용하여 의족의 움직임을 예측하고 기존의 의족구조와 비교하였다. 동역학 해석 툴을 사용하여 보행 동작을 시뮬레이션 해 보고 그 결과를 해석하였다. 시뮬레이션 결과 기존의 3절링크 의족에 비해 절반의 최고 속력만으로도 인체 보행동작 모사가 가능한 것으로 나타났다.