• 로봇학회논문지
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• 제5권1호
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• pp.48-54
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• 2010

Ankle-foot orthosis with a pneumatic rubber actuator, which is intended for the assistance and the enhancement of ankle muscular activities was developed. In this study, the effectiveness of the system was investigated during plantarflexion motion of ankle joint. To find a effectiveness of the system, the subjects performed maximal voluntary isokinetic plantarflexion contraction on a Biodex-dynamometer. Plantarfexion torque of the ankle joint is assisted by subject's soleus muscle that is generated when ankle joint do plantarflexion motion. We used the muscular stiffness signal of a soleus muscle for feedback control of ankle-foot orthosis as physiological signal. For measurement of this signal, we made the muscular stiffness force sensor. We compared a muscular stiffness force of a soleus muscle between with feedback control and without it and a maximal plantarflexion torque between not wearing a ankle-foot orthosis, without feedback control wearing it and with feedback control wearing it in each ten elderly adults. The experimental result showed that a muscular stiffness force of a soleus muscle with feedback control was reduced and plantarflexion torque of an ankle joint only wearing ankle-foot orthosis was reduced but a plantarflexion torque with feedback control was increased. The amount of a increasing with feedback control is more higher than the amount of a decreasing only wearing it. Therefore, we confirmed the effectiveness of the developed ankle-foot orthosis with feedback control.

• 한국생산제조학회지
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• 제26권1호
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• pp.89-99
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• 2017

This paper describes the development of a thigh wearable robot for power assistance during stair climbing. In the wearable robot developed in this study, high-power BLDC motors and high-capacity harmonic reduction gears are used to effectively assist the thigh muscle during stair climbing. In particular, normal ground and stair are distinguished accurately by using wireless smart shoes, and the stair climbing assistance is performed by activating the actuators at an appropriate time. Impedance of the hip joint was effectively reduced by performing friction compensation of the gears, and a wearing adjustment mechanism was designed to fit the robot to the thigh by conveniently modifying the width and tilting angle of the robot using set collars. Consequently, the performance of the developed thigh wearable robot was verified through stair climbing experiments with EMG measurement.

• 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.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권4호
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• pp.510-516
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• 2019

본 논문에서는 사용자의 동작을 측정하고 물리적인 변화를 사용자에게 느끼게 하여 실제 스노우보드를 즐기는 것 같은 스노우보드 시뮬레이터를 개발하였다. 스노우보드는 사용자의 무게중심에 따라 속도와 방향이 결정된다. 개발된 시뮬레이터는 스노우보드 플레이트에 4개의 스프링을 장착하여 사용자의 무게 중심의 변화에 따라 기울기를 변화시켜 스노우보드의 기울기 변화를 직접 느낄 수 있게 하였다. 사용자의 무게중심의 변화에 따른 기울기는 3축 가속도센서를 사용하여 측정하였다. 스노우보드의 회전에 따라 발생하는 슬로프의 마찰을 BLDC 모터를 사용하여 사용자가 느낄 수 있도록 하였고, 스노우보드의 회전은 홀센서를 사용하여 측정하였다. 시뮬레이터의 빠른 데이터 처리를 위해 두 개의 MCU를 사용하여 가속도 센서와 모터를 별도로 사용하여 측정된 데이터를 PC로 전송하였다. 개발된 시뮬레이터는 슬로프의 경사 및 마찰을 직접 경험할 수 있으며, 측정된 데이터와 HMD를 착용하여 보다 현실감이 있는 스노우보드를 즐길 수 있도록 하였다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제20권6호
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• pp.99-113
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• 2020

미래에는 일상생활에서 우리 삶을 편의를 위한 로봇이나 드론들이 증가할 것이다. 그리고 이것을 제어하기 위한 방법으로 현재 리모컨이나 사람의 음성에 의한 방법이 가장 보편적으로 사용되고 있다. 하지만 리모컨은 사람이 찾아서 일일이 조작해야하며 음성의 경우에는 주변 노이즈를 무시할 수 없다. 그래서 본 논문에서는 팔의 자세정보만으로 무선으로 간편하게 주변 드론이나 로봇들을 제어 할 수 있다는 전제하에 실시간으로 정확하게 팔의 자세정보를 획득하기 위한 경제적인 자세정보 획득방법에 대하여 연구하였다. 이를 위해서 확장 칼만필터를 이용하여 팔의 자세정보에 대한 노이즈를 제거하였으며 팔의 움직임을 감지하기 위하여 저가의 MEMS 타입의 센서를 적용하여 장치의 경제성을 확보하였으며 팔의 착용성을 증대시키기 위하여 FPGA를 활용하여 최대한 칩 하나에 모든 기능을 집적화시켜 소형 경량의 자세정보 획득장치를 개발하였다. 그 결과 1 ms의 실시간성을 확보하였고 확장칼만필터를 적용하여 노이즈가 제거된 정확한 팔의 자세정보를 획득하고 실시간으로 팔의 자세정보를 전시하였다. 이를 통해서 팔의 실시간 자세정보를 이용하여 명령을 생성할 수 있는 기초가 마련되었다.

• 한국과학교육학회지
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• 제34권8호
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• pp.719-730
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• 2014

이 연구의 목적은 초등학생의 과학, 공학, 기술에 대한 인식과 과학자, 공학자, 기술자에 대한 이미지를 조사하는 데 있다. 본 연구에서는 조사도구로 Fralick et al. (2009)의 연구에서 사용된 DAST(Draw a scientist test)를 Draw a scientist at work와 Draw a engineer at work를 수정하고 변형하여 사용하였으며, 경남 G시의 S초등학교 6학년 209명을 대상으로 조사하였다. 연구 결과에 의하면, 초등학생들이 가지고 있는 과학자의 이미지는 선행연구에서 나타난 전형적인 과학자의 이미지와 비슷하였다. 공학자의 대표적인 이미지는 짧은 머리에 안경을 쓰고 있지 않으며 평상복을 입고 일을 하고 있는 형태이다. 그리고 주로 선박, 로봇, 컴퓨터, 비행기를 설계하거나 만드는 모습을 나타내었다. 기술자의 대표적인 이미지는 짧은 머리에 보호 장갑을 끼고 용접용 마스크를 착용하였다. 기술자는 자동차, 로봇 등을 고치거나 렌치, 드라이버, 용접기 등을 이용하여 일하는 모습을 나타내었다. 학생들은 공학과 기술을 학문으로 인식하지 못하는 경향을 나타냈다. 또한, 공학, 기술의 연구 분야, 연구 방법에 대해서도 다양하게 인식하지 못하였다.

• 디자인융복합연구
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• 제15권2호
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• pp.1-15
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• 2016

본 연구의 목적은 고령화 사회에서 융합될 수 있는 미래 스마트주택의 고령친화기술 특성을 분석하는 것이다. 이를 위해 먼저 스마트융합기술을 전문적으로 다루고 있는 대표적인 국제 저널 ICOST의 게재 논문을 중심으로 고령친화기술 특성의 주요 분석유목을 선별하였다. 2007년~2014년까지 발표된 215개의 논문 중 사용자 지향적 기준에 해당되는 논문 65개를 재 선별하였다. 그리고 선별 된 논문에 나타난 기술 항목은 76개의 요소로 세분화 하였다. 분류된 기술 항목의 특성은 크게 기술의 개발목적과 기술의 적용방식 두 가지 측면으로 구분되었다. 기술의 개발목적에서는 지속가능한 노인의 독립적 생활을 지원하기 위한 사용자의 생리적, 심리적, 편의성, 건강성, 오락성이 우선적으로 고려되고 있었다. 기술의 적용방식에서는 하드웨어와 소프트웨어 두 가지로 측면으로 접근하고 있었으며, 소프트웨어는 활용 프로그램을 위주로, 하드웨어 부분은 주택의 고정적인 구조체에서 부터 이동성이 용이한 주택 내 가구, 제품, 착용아이템(wearable device), 로봇 등으로 나타났다. 그리고 구조체나 가구보다 가변적이고 융통적으로 활용 가능한 생활 제품이 압도적으로 많은 것으로 볼 때 기술의 적용방식 연구 추세에 있어서 로봇기술 분야는 더욱 많이 증가될 것으로 나타났다. 이러한 점은 미래 스마트주택의 고령친화기술에 있어 노인 개개인의 신체적·심리적·사회적 특성을 고려한 사용자의 라이프 스타일에 보다 맞춤으로서 노인은 물론 다양한 연령과 생활패턴을 수용할 수 있는 범용적인 단계로 발전될 것으로 여겨진다.

• 한국의류산업학회지
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• 제24권6호
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• pp.667-685
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• 2022

본 원고는 소프트 로봇용 4D 프린팅 소재와 어그제틱 구조체에 대한 연구 동향을 정리한 것이다. 먼저 4D 프린팅 소재의 형상 변화 거동을 형상 변화와 형상기억 소재, 이중, 삼중, 다중 형상기억 효과, 접힘과 굽힘, 표면지형별로 구분하여 알아보았다. 형상 변화와 형상기억 소재 등 열이나 수분의 자극에 가역적/비가역적 혹은 규칙적/불규칙적 형상 변형이 가능할 수 있다. 다음으로, 차원별 형상이동 유형에 따른 특성과 물성에 대해 알아본 바, 1차원에서 다차원으로의 형상이동을 1D-1D 팽창/수축, 1D-2D 접힘/굽힘, 1D-3D 접힘 (1D-to-3D folding)으로 구분할 수 있다. 2차원에서 형상이동은 2D-2D 굽힙, 2D3D 굽힘/접힘/꼬임/표면말림/표면지형변화/굽힘과 꼬임, 3차원에서 다차원으로의 형상이동은 3D-3D 굽힙과 3D-3D 선형/비선형 거동으로 구분할 수 있다. 마지막으로 4D 프린팅 메타구조체 중 힌지 구조체를 적용한 KinetiX는 단일단위 터셀레이션과 다중단위 터셀레이션으로 모델링할 수 있고, 평면 및 공간 변환이 용이하고, 컨포머블 헬멧에 적용할 수 있다. 키리가미 구조체를 기본으로 한 공압형 어그제틱 구조체는 역설계 기반 구조체로써 굽힘각도를 제어하는 알고리즘으로 설계할 수 있다. 설계 후 3D 프린팅하여 TPU 멤브레인으로 프로토 타입을 제조하였고, 압력을 낮추면서 원하는 3차원 형상으로 완성될 수 있음을 확인하였다. 온도나 습도 등의 외부자극요소에 따라 형상이나 물성을 변화할 수 있는 재료를 사용하여 변형가능한 3차원 구조체로 성형한 4D 프린팅 소재를 이용하여 상지, 하지, 손, 발 등 소프트 로봇의 외골격(exoskeleton) 소재에 적용할 수 있을 것이다. 즉 자세제어, 상황인식, 동작신호 생성 등 다양한 환경에 대응하여 착용자의 움직임에 고하중, 고기동성, 운동지속성을 지원하는 기능을 갖는 소프트 로봇용 4D 프린팅 소재는 헬스케어 웨어러블 의류 제품화 개발로의 용도 전개가 가능할 것이다. 특히 4D 프린팅 소프트 소재 및 공정개발 분야는 일상 생할 보조용이나 재활치료용 의류를 개발하기 위한 3D 프린팅 소재 및 공정의 원천 기술에 해당하므로 이와 관련한 연구의 기초 자료로서 활용되기를 기대한다.

• 사물인터넷융복합논문지
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• 제10권2호
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• pp.69-75
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• 2024

본 논문은 터틀봇3 (TurtleBot3)를 기반으로 ROS(Robot Operating System) 환경에서 SLAM(Simultaneous Localization And Mapping)과 Navigation 기법을 적용한 사물인터넷 기반의 실내 자율주행 시스템을 제안한다. 제안한 자율주행 시스템을 실내 자율주행 휠체어 및 로봇 등에 적용 가능하다. 본 연구에서는 실내 자율주행 휠체어에 적용하여 동작을 검증하였다. 제안한 자율주행 시스템은 2가지 기능을 제공한다. 첫째, 실내 환경 정보를 수집 및 저장하고, 이를 통해 휠체어가 장애물을 인식할 수 있도록 한다. 이를 통해 만들어진 Map을 이용한 Navigation을 수행하여 탑승자가 원하는 위치까지 휠체어의 자율주행을 통해 이동할 수 있다. 둘째, OpenCV를 이용한 이미지 인식을 통해 특정 로고를 추적하여 이동하는 기능을 제공한다. 이를 통해 기관 고유 로고가 그려진 유니폼을 착용한 안내원에게 안내 서비스를 받을 수 있도록 한다. 제안한 시스템은 기존의 휠체어보다 이동성, 안전성, 사용성을 향상해 탑승자에게 편리함을 제공할 것으로 기대한다.