대퇴 절단 환자를 위한 능동대퇴의지구조 설계 및 최적화 연구

Design and Optimization Study of Active Trasfemoral Prosthesis leg

본 논문은 대퇴 절단 환자를 위한 의지를 설계하고 최적화를 통해 경량화하는 것을 목적으로 한다. 대퇴절단환자의 경우 정상적인 보행을 위해서는 무릎 관절의 움직임을 모사하는 것이 무엇보다 중요하다. 따라서 무릎 관절 움직임을 모사할 수 있는 1자유도의 능동형 대퇴 의지를 설계하였다. 3개의 링크들로 이루어진 기구학 식을 통해 능동형 대퇴 의지의 작동범위 및 토크를 계산하였다. 또한 의지를 구성하는 주요 부품에 대한 유한요소해석을 통해 작동 환경에서의 안정성을 검증하고 최적화 기법을 통해 중요 부품의 경량화를 진행하였다. 동일한 조건에서 형상최적화를 수행하여 안정성을 확보하면서 최소부피를 가지는 형상을 구현하였다. 해석 결과를 통해 주요 부품의 경우 약 35%정도 무게가 감소한 것을 확인할 수 있다.(abstract)와 동일한 내용으로 국문으로 작성하시면 됩니다. 본 논문은 생체신호를 기반으로 하여 노약자들이 사용할 수 있는 재활기기들의 훈련 프로그램 및 데이터 관리에 대한 것이다. 노약자의 신체조건, 취향에 대한 기능적, 감성적 특성을 반영하여 개발된 프로그램으로서 남녀 구분이 되어 있다. 65세 이상의 노약자 20명을 대상으로 수행한 일련의 실험을 통하여 프로그램의 신뢰성과 우수성을 확인하였다.

IIn this paper, active trasfemoral prosthesis leg is designed for the handicapped who lost their legs upon knee. It is important to design proper knee joint to mimic walking motion of hyman. 1 degree-of-freedom active trasfemoral prosthesis leg is designed with knee joint. Operating angle and torque have been calculated using kinematics of three linkages in prosthesis leg. Finite element analysis of major components is performed to evaluate the safety under operating condition and to reduce weights. Minimum volumes of components are obtained by optimization as satisfying safety requirements. The results show that about 35% of weight of components is reduced.