Indirect Load Identification for the Operational Load Analysis

Medical devices for helping the rehabilitation of the patients such as orthoses and prostheses should be designed to be strong enough. For the strength design, operational load should be identified first. Furthermore. medical devices are susceptible to dynamic load or shock frequently due to its characteristics. These type of the load may be identified by installing the sensors directly. However, it can modify the natural properties of the structures. Therefore, operational load should be identified indirectly from the system characteristics and responses such as vibrations. In this paper, the basic formulation of the indirect load identification is reviewed and the problems of conventional approach are checked. Then, the new approach based upon the principal component analysis is proposed and the validity of the proposed method is demonstrated using experiments.

동작중 작용부하 분석을 위한 간접적 부하규명

환자의 재활을 돕는 보조기 및 의지와 같은 의료기기의 기본 요건 중의 하나는 충분한 강도를 가지도록 설계해야 하는 것이다. 강도설계를 위해서는 먼저 기구에 작용하는 부하를 파악하여야 하는데, 인체에 직접 착용하거나, 인체의 운동을 돕도록 고안된 의료기구의 특성상 정하중 보다는 동하중 형태의 부하를 받는 경우가 많으며, 때때로 충격하중을 받는 경우도 있다. 이같은 형태의 부하를 직접적으로 파악하기 위해서는 구조물에 계측용 센서를 직접 설치하여야 하나, 이럴 경우 센서의 설치로 인한 구조 변경으로 인해 계의 고유 특성을 유지할 수 없는 경우가 흔히 발생하다. 따라서, 이와 같은 경우에는 작용 부하를 간접적으로 즉, 진동 등의 출력으로부터 역으로 구해내는 수 밖에는 없다. 본 논문에서는 이와 같은 동하중 형태의 부하 즉, 작동부하를 구하는 데 있어서 기존 방법인 전달률 방법의 문제점 및 한계점을 살펴보고, 다수개의 기준점을 사용하여 다입력 환경하에서도 적용이 가능한 주성분 분석을 이용한 새로운 방법을 제시하였으며, 실험을 통해 이의 타당성을 검증하였다.