기존의 전동휠체어를 사용하는 약자 또는 중증 장애인 등 지체(肢體)가 불편한 사람들이 휠체어 사용 시 생기는 문제점을 해소할 목적으로 시작되었다. 이는 전동휠체어가 보행 기구임에도 자동차에 준하는 교통사고에 대해 무방비하게 노출되고, 중증 장애인에 대한 이동권 보장이 아직 미흡하여 생기는 문제이다. 따라서 본 연구에서는 이러한 문제로 인한 불편함을 해소하고자 아이트래킹을 이용한 스마트 전동휠체어 기술을 적용하고자 한다. 루게릭병 등으로 인해 지체(肢體)의 움직임에 제한이 있는 사람들에게 보호자가 밀어주는 휠체어에 의존하는 것이 아닌 Eye-Tracker를 이용한 시선 추적(Eye-Tracking) 기술로 휠체어 동작이 가능하다. Web-Cam과 라즈베리 파이를 통해 얻은 전·후·좌·우의 영상정보를 디스플레이 화면에 송출한다. 그 후 Eye-Tracking 기술을 이용해 디스플레이 화면에 표시된 전·후·좌·우 이동에 관한 UI(User Interface)룰 사용자가 송출된 영상을 보면서 눈의 움직임만으로 선택해 휠체어의 방향을 제어한다. 또한 전동휠체어의 조작 실수로 다른 행인 또는 장애물과 충돌하는 문제점을 초음파 센서를 이용하여 일정 거리 내에 사물이나 사람이 있을 경우 디스플레이 화면에 경고표시 및 경고음, 각 초음파 센서 위치에 맞는 LED작동으로 사용자들에게 추돌 위험경고와 함께 장애물의 위치파악이 가능하도록 한다. 따라서 스마트 전동휠체어를 통하여 수동적인 움직임이 아닌 능동적이고, 초음파 센서로 인해 안전한 이동이 가능하게 한다.
복지 정책의 일환으로 거동이 불편한 고령자와 장애인에게 전동 휠체어의 보급이 늘어나고 있다. 그러나 사용의 편리성에 비해 유지관리가 매우 불편하다는 사용자들의 불만이 많이 제기되고 있다. 특히 전동 휠체어의 배터리의 충전 및 정비 운영관리 문제와, 현재 야외에서의 휠체어가 운행하는데 도로상황이 좋지 않아 많은 위험성을 내포하고 있다. 이에 휠체어 및 위치와 같은 주위 상황을 실시간으로 모니터링하여 위험 상황이 발생시 즉각적인 대처가 가능하도록 하는 시스템이 필요하다. 본 논문에서는 이러한 불편을 미연에 방지하고 전동 휠체어의 효율적인 관리가 가능한 배터리 및 위치정보를 실시간 모니터링하는 시스템을 제안한다.
본 논문은 신체 발육이 정상 성인으로 성장한 후 후천적인 신체의 장애 즉 산업재해나 교통사고 등으로 일시적 장애자에 적합한 표준형 휠체어의 표준 규격을 설정하였다. 또한 인간공학적인 측면에서 검토 분석 할 수 있는 방안을 제시하여 한국인 체형에 적합한 휠체어 제작에 기여하고 또한 좀더 나은 활동으로 사용자들의 삶의 질을 향상시킬 수 있도록 하였다. 따라서 국내에서 제작 보급되고 있는 휠체어의 규격을 측정하고 본 연구에서의 인체측정치 결과와 비교 분석하였으며 좌위 유지나 휠체어의 쾌적성, 보조자의 휠체어의 조작등에서 사용자의 심리적, 감각적 평가방법을 이용하여 한국인 체형에 알맞고 인간공학적 측면에서 바람직한 표준형 휠체어를 설계하였다.
기존 휠체어에 정지상태 유지의 의미를 가지고 있는 휠체어 브레이크 장치를 대체할 수 있으며, 안정적인 제동력을 제공함으로 운행 중에 제동할 수 있는 휠체어 제동장치의 설계 및 제작을 목적으로 한다. 장치를 설계, 제작함에 있어 설계단계에서부터 가공기술자가 참가함으로서 공정변화를 유도하였다. 또한, 외측라체트 휠을 이용한 제동장치를 제작함으로서 기존의 설계제작에 따른 시행착오를 줄였다.
본 연구에서 제안된 차량용 휠체어 수송메커니즘은 크게 이송메커니즘과 수납메커니즘으로 구성된다. 여기서 휠체어 이송메커니즘은 매니퓰레이터로 구성되며, 차량의 루프에 설치되어 운전석에서 트렁크의 위치까지 휠체어를 이송하는 기능을 한다. 휠체어 수납메커니즘은 리프팅 호이스트로 구성되며, 차량의 트렁크에 설치되어 이송된 휠체어를 트렁크 내부로 수납하고 안전하게 고정하는 기능을 한다. 본 연구에서는 휠체어 이송메커니즘의 조건을 고려한 매니퓰레이터의 방식선정을 위해 수직방식, 수평방식, 텔레스코픽방식 등에 대하여 분석하고 검토하여 하중지지에 강하고 수납보관에 유리한 텔레스코픽방식을 선정하여 적용하였다. 또한 휠체어 수납메커니즘에서는 슬라이드 레일과 리프트와이어에 의한 슬라이드 호이스트방식과 웜기어와 링크로 구성된 회전메커니즘에 의한 회전링크 호이스트방식에 대하여 분석하고 검토하여 트렁크 공간 활용에 유리한 슬라이드 호이스트방식을 선정하여 적용하였다. 본 연구에서 제안된 차량용 휠체어 이송메커니즘은 기존의 휠체어 이용자 이동지원을 위한 차량용 휠체어 이송시스템의 단점을 해소하고 국내 장애인복지차량 구조에 부합하도록 제안하였다.
본 연구의 목적은 노인환자들을 대상으로 기본 정보, 휠체어 사용 시 문제점, 휠체어 사용 만족도와 관련된 사용실태 및 요구사항을 조사하여 노인 환자의 휠체어 사용 시 문제점과 어려움을 파악하고, 결과를 토대로 노인 환자의 올바른 휠체어 사용을 위한 대안을 제시하고자 함이었다. 설문지를 통해 조사를 실시하였으며, 설문지는 구현모 등(2005)이 개발한 장애인 휠체어 사용에 대한 설문지와 Quebec User Evaluation of Satisfaction with assistive Technology 2.0을 수정, 보완하여 구성하였다. 150부의 설문지 중 120부를 회수하였으며, 이 중 1부를 제외한 119부에 대한 빈도분석을 실시하였다. 분석 결과 신체적 손상에서 관절통증을 호소하는 경우가 가장 많았고 휠체어 사용 시 불편함을 느끼는 부위는 허리, 골반 부위가 경우가 많았으며, 휠체어 사용 시 불편함을 느끼는 상황은 경사 이동 시 불편함을 느끼는 경우가 가장 많았다. 대상자의 휠체어 사용 만족도는 다양한 면에서 사용자들이 '보통'으로 응답했다. 휠체어 조작 능력에서는 수동휠체어의 경우 공통적으로 휠리, 층 오르고 내리기, 턱 통과하기에서 어려움을 느끼고 있었으며, 전통휠체어의 경우 틸트와 디클라인 사용, 모터 분리와 조립, 배터리와 충전기 사용에 어려움을 느끼고 있었다. 이러한 분석 결과를 바탕으로 노인환자의 관절 통증을 줄이고 허리와 골반 부위의 불편함을 줄일 수 있고 경사 이동 시 수월한 휠체어의 디자인 및 외형을 갖출 필요가 있다는 것을 알 수 있다. 추후 휠체어 사용 시 노인 환자들이 느끼는 불편함을 줄이고 만족도를 높일 수 있도록 정기적인 실태조사가 필요할 것으로 생각된다.
이 연구는 고령화 시대에 맞게 한국의 장애인 증가로 인한 휠체어 사용의 증가를 이야기한다. 기존의 모터가 들어있는 전동휠체어를 보호자가 환자와 함께 탈 수 있게끔 하였고 모터와 배터리를 분해하지 않고도 휠체어를 접을 수 있어 자동차트렁크나 작은 공간에 쉽게 넣을 수 있고 핸드카형식으로도 사용할 수 있는 접이식 휠체어바디를 설계했다. 설계한 휠체어 바디는 Solidworks를 이용하여 시뮬레이션 하였다. 시뮬레이션은 인장응력, 변형률, 피로해석으로 나뉘어 휠체어가 튼튼하게 설계하였다. 또한 환자를 위한 휠체어 디자인을 개선했고 갑작스러운 가속이나 급정지에도 잘 제어되게끔 설계하였다.
지능형 휠체어 구현에 있어 초음파 센서의 배열은 전동휠체어가 장애물을 감지할 수 있는 능력을 결정한다. 따라서 본 논문에서는 지능형 휠체어의 장애물 감지를 위한 초음파 센서의 효과적인 배열 방법을 제안한다. 초음파 센서 모듈은 총 10개의 4개 세트로 구성되어 있다. 전동 휠체어의 전방, 좌, 우측에는 각각 3개의 센서를 48도씩 중첩되게 겹쳐 하나의 세트로 구성하고, 후방에는 하나의 센서를 구성한다. 지능형 휠체어는 사용자 인터페이스, 장애물 회피 모듈, 모터 제어 모듈, 초음파 센서 모듈로 구성된다. 사용자 인터페이스는 정해진 명령을 하달 받고, 모터 제어 모듈은 하달된 명령과 센서들에 의해 반환된 장애물과의 거리 정보로 모터제어보드에 연결되어 있는 두 개의 좌우 모터들을 조종한다. 센서 모듈은 전동휠체어가 움직이는 동안에 주기적으로 센서들로부터 거리 값을 반환 받아 벽 또는 장애물을 감지하여 장애물의 위치를 사용자 인터페이스를 통해서 알려 주고, 또한 장애물 회피 모듈에 의해 장애물을 우회 하도록 움직인다. 제안된 방법의 센서 배열은 실험을 통해 지능형 휠체어가 임의로 설치된 장애물을 효과적으로 감지하고 보다 정확하게 장애물을 회피 할 수 있음을 보였다.
본 논문에서는 1인용 스마트 전동휠체어의 보다 안전한 주행을 위한 지능형 통합 제어보드의 기능 개선 솔루션을 제안한다. 기존 국내 외의 전동휠체어 제품의 경우 안전 관련 기능 또는 장치가 포함되지 않은 경우가 많기 때문에 노약자 및 장애인이 지속적으로 증가하는 추세를 보이는 현 상황에서 전동휠체어가 관련된 사고의 발생 빈도 또한 지속적인 증가추이를 보이고 있다. 하지만 현재 상용되는 제품들에는 중고가형 이상의 전동휠체어에만 기본적인 완충작용 장치가 설치되어 있는 한계로 저가형의 제품에도 안전관련 기능이 필요한 실정이다. 따라서, 스마트 제어 플랫폼의 개발을 통해 전동휠체어 이동 중 사용자가 감지하지 못하는 장애물 또는 지형변화를 자동으로 감지 및 전동휠체어의 모터를 자동으로 제어함으로써 사용자가 안정적인 주행을 할 수 있도록 다양한 전동휠체어에 적용 가능한 스마트 전동휠체어 통합제어보드를 제시한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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