Control System Design of Electric Operated Adjustable Bed for Body Posture Stability

체간 안정성을 위한 전동침대의 제어시스템 설계

In this paper we propose a control system to preserve the interior angle between back section and upper leg section to be larger than 90 degrees using a single limit switch. To design the control system we analyze the kinematics of actuation mechanisms for the back section and the upper leg section, and find out an optimal solution for the controller design. Using a prototype control system we perform experiments to test the controller performance, and show that the interior angle between the back section and the upper leg section is always preserved larger than 90 degree. From the experimental results, we show the proposed control system is feasible to keep the body posture stability.

본 논문에서는 하나의 접촉식 리미트스위치(limit switch)를 사용하여 등판과 대퇴판의 사잇각을 항상 90도 이상으로 유지할 수 있는 자세제어시스템을 제안한다. 이를 위해 등판 기구와 대퇴판 기구의 기구학 해석을 수행하고, 설계에 필요한 최적설계변수를 결정한다. 이 해석 결과를 이용하여 프로토타입 자세제어시스템을 제작한다. 시뮬레이션과 실험을 통해 등판과 대퇴판 중 하나가 상승하더라도 등판과 대퇴판의 사잇각이 항상 90도 이상 유지되는 것을 보인다. 이 결과로부터 본 연구에서 제안하는 자세제어 방법이 사용자의 체간 자세안정성을 유지할 수 있음을 보인다.