• 재활복지공학회논문지
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• 제7권1호
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• pp.39-43
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• 2013

본 논문에서는 근전도를 이용하여 근피로도를 분석함에 있어서 중앙주파수의 임계점을 이용한 효과적인 보행재활훈련 방법을 제시한다. 신호의 측정을 위하여 건강한 성인 남성 5명을 대상으로 실험을 실시하였고 정상 보행에서의 대퇴사두근, 전경골근에 표면전극을 붙여 변화를 측정 하였다. 근전도신호의 측정을 위하여 트레드밀 위에서 30분간 6km/h의 일정한 속력으로 보통걸음을 실시하였고 이를 통해 측정된 근전도신호를 주파수 분석 및 중앙주파수를 계산하여 근피로도를 수치화 한 뒤 30분간 근피로도의 상태와 포화되는 지점을 찾아 이를 근육이 견딜 수 있는 임계점, 즉 근육의 한계로 설정하였다. 실험 결과 근육의 임계점을 정량화 할 수 있었다.

• 재활복지공학회논문지
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• 제10권4호
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• pp.251-257
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• 2016

소아균형검사(Pediatric Balance Scale)는 경증이나 중증의 운동손상을 지닌 학령기 아동에게 사용할 수 있는 균형검사도구이다. 본 연구의 목적은 경직성 양하지 뇌성마비 아동을 대상으로 소아균형검사와 시공간적 보행변수간의 상관관계를 알아보고자 하였다. 소아균형검사는 앉은 자세에서 일어나기, 선 자세에서 앉기, 의자에서 의자로 이동하기, 잡지 않고 서 있기, 한 다리로 서 있기, 제자리에서 $360^{\circ}$ 회전하기, 뒤돌아보기 등 총 14개 항목으로 구성하고, 시공간적 보행변수는 보행속도 및 보폭, 보거리, 보격, 분속수, 양하지 지지 시간을 포함한다. 모든 대상자들은 독립적으로 보행이 가능한 경직성 양하지 뇌성마비 아동이며, 숙련된 소아물리치료사에 의해 소아균형검사와 시공간적 보행변수를 측정하였다. 소아균형검사와 시공간적 보행변수 간의 상관관계를 분석하기 위해 피어슨 상관분석을 사용하였고, 통계학적 유의수준은 0.05로 설정하였다. 소아균형검사의 총점(r=.49~.58)과 세부항목 중 선 자세에서 앉기(r=.48~.60)와 선 자세에서 왼쪽/오른쪽 어깨 뒤로 돌아보기(r=.47~.53), 선 자세에서 바닥에 물건 집어 들기(r=.52~.69)는 보행속도와 보폭, 보거리, 분속수의 각 변수 사이에 모두 유의한 양의 상관관계를 보였으며, 소아균형검사의 대부분 항목이 양하지 지지 시간 간의 매우 높은 음의 상관관계(r=-.48~-.92)를 보여주고 있다. 이는 소아균형검사와 시공간적 보행변수는 높은 상관관계를 가진 것을 관찰 할 수 있었으며, 소아균형검사를 통해 뇌성마비 아동의 보행수준을 예견하는데 유용하게 적용될 것이다.

• 재활복지공학회논문지
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• 제9권2호
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• pp.161-168
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• 2015

본 논문은 자체 개발한 관성측정장치의 가속도, 각속도, 지자기계 데이터를 이용하여 보행거리를 측정하는 시스템 개발에 관한 것이다. 관성센서들의 오프셋 및 이득 오차를 최소화하기 위하여 9축의 자유도를 갖는 지그를 제작하였으며, 이를 이용하여 캘리브레이션을 수행하였다. 보행거리의 정확한 측정을 위하여, 기울기 하강법을 이용하여 가속도계의 중력성분 제거 및 보행패턴 분석을 통한 드리프트 성분을 제거하였다. 최종적으로 보정된 가속도 데이터의 이중적분을 통하여 보행거리를 측정하였다. 시스템의 성능 평가를 위하여, 실내 직선 10m 직선 보행에 대하여 캘리브레이션 전, 후 오차 개선 비율를 비교하였으며, 간단한 보행에 대해 Vicon과의 비교 실험을 수행하였다. 직선 보행에 대해서는 x, y, z축 각각에 대하여 $31.4{\pm}14.38%$(mean${\pm}$S.D.), $78.64{\pm}10.84%$ 및 $69.71{\pm}26.25%$ 개선이 되었음을 확인하였으며, Vicon과의 비교 실험 결과 x, y, z축 각각에 대하여 0.1m, 0.16m, 0.12m의 오차를 얻을 수 있었다.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제21권6호
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• pp.538-546
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• 2015

This paper describes an intelligent ankle assistive robot which provides assistive power to reduce ankle torque based on an analysis of ankle motion and muscle patterns during walking on level and sloped floors. The developed robot can assist ankle muscle power by driving an electric geared motor at the exact timing through the use of an accelerometer that detects gait phase and period, and a potentiometer to measure floor slope angle. A simple muscle assistive link mechanism is proposed to convert the motor torque into the foot assistive force. In particular, this mechanism doesn't restrain the wearer's ankle joint; hence, there is no danger of injury if the motor malfunctions. During walking, the link mechanism pushes down the top of the foot to assist the ankle torque, and it can also lift the foot by inversely driving the linkage, so this robot is useful for foot drop patients. The developed robot and control algorithm are experimentally verified through walking experiments and EMG (Electromyography) measurements.

• 한국전문물리치료학회지
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• 제21권1호
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• pp.29-36
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• 2014

The purpose of this study was to investigate the immediate effect of fabric ankle-foot orthosis on spatiotemporal gait parameters, compared to a barefoot condition in children with spastic cerebral palsy. Eleven children with spastic cerebral palsy participated in this study. Spatiotemporal gait parameters were measured with the GAITRite system. Fabric ankle-foot orthosis significantly improved Timed Up and Go test time and gait velocity. There was no significant difference in cadence. The step time significantly improved in both the more and less affected foot compared to the barefoot condition. The step length of the affected foot also significantly improved, but there was no significant difference in the step length of the less affected foot. There was significant improvement in the stride length of both the affected and less affected foot, but no significant difference in single stance or double stance. The fabric ankle-foot orthosis could improve stability, and selective control of the joint and promote better walking in children with cerebral palsy. Consequently, the fabric ankle-foot orthosis might be an alternative assistive device for neurological populations as a primary role instead of the typical ankle-foot orthosis.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제16권9호
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• pp.823-826
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• 2010

In this study, the control method of assistive robot was developed for the elderly. The control method of gait-assistant-robot was proposed considering the change of COP (Center of Pelves), BOS (Base of Support) and comparative analysis of the moving velocity for the elderly. We analyzed the movement of COP of the body and its velocity of the elderly equipped with manual walker and gait-assistant-robot. As a result, change in COP was greater from left to right than from anterior to posterior; also, the average velocity of the movement of COP and manual walker for manual walker gait was 0.7(m/s). Therefore, it is necessary to concern more on the left-right balance and synchronization of the velocity of COP.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제21권6호
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• pp.503-509
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• 2015

In this paper, we designed and tested an ankle joint mechanism for a gait rehabilitation robot. Gait rehabilitation programs are designed to improve the natural leg motion of patients who have lost their walking capabilities by accident or disease. Strengthening the muscles of the lower-limbs and stimulation of the nervous system corresponding to walking helps patients to walk again using gait assistive devices. It is an obvious requirement that the rehabilitation system's motion should be similar to and as natural as the normal gait. However, the system being used for gait rehabilitation does not pay much attention to ankle joints, which play an important role in correct walking as the motion of the ankle should reflect the movement of the center of gravity (COG) of the body. Consequently, we have designed an ankle mechanism that ensures the safety of the patient as well as efficient gait training. Also, even patients with low leg muscle strength are able to operate the ankle joint due to the direct-drive mechanism without a reducer. This safety feature prevents any possible adverse load on the human ankle. The additional degree of freedom for the roll motion achieves a gait pattern which is similar to the normal gait and with a greater degree of comfort.

• 재활복지공학회논문지
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• 제8권4호
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• pp.283-289
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• 2014

본 논문에서는 능동형 대퇴의지 시스템의 설계 및 최적화에 대한 연구를 진행하였다. 본 연구의 능동형 대퇴의지 시스템은 무릎부의 1 자유도를 통해 슬관절의 움직임을 모사하는데, 실제 다리의 기능을 대체하는 것이므로 사람의 다리 무게와 최대한 유사해야 하며, 경량화가 중요한 요소라고 할 수 있다. 본 연구에서는 기존에 개발된 3-링크 구조의 능동형 의지 시스템의 문제점을 보완하기 위해 기어 구동 방식의 능동형 대퇴의지 시스템을 설계 및 제작하였고, 사용자의 만족감 향상 및 피로도 저감을 위해 최적화를 통한 경량화를 진행하고 유한요소해석을 통해 응력 및 변위 특성을 분석하고 안정성을 검증하였다. 또한 능동형 의지 시스템이 사용자의 보행 의도에 맞추어 작동하기 위해 의지의 인공 발에 스트레인 게이지를 부착하여 보행시 발의 앞, 뒷부분에 각기 다르게 가해지는 하중을 측정, 보행 주기를 판단할 수 있도록 한다. 이 때 스트레인 게이지는 미세한 변형에도 민감하게 반응하므로 유한요소해석을 통해 적절한 부착위치를 결정하고, 실제 제작 및 실험을 통해 안정성 및 보행주기 판단 여부를 검증한다.

• 재활복지공학회논문지
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• 제9권4호
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• pp.319-329
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• 2015

본 논문에서는 다자유도 동적 하네스 시스템 개발을 위해 일상동작에서와 트레드밀 보행 시 하네스 체중 지지에 따른 하지 동작 패턴에 관한 연구를 수행하였다. 건강한 성인 남성 5명을 대상으로 일상생활 동작과 하네스 체중지지에 따른 좌, 우 대퇴직근, 외측광근, 전경골근, 외측 비복근과 족압을 측정하였다. 실험 결과, 일상생활 동작 수행 시 EMG는 각 구분 동작들에 따른 특이적인 근육 활성을 나타내었다. 슬관절의 굴곡과 신전을 요하는 앉기, 서기, 계단 오르기, 계단 내리기 동작에서의 외측광근의 활성이 두드러졌다. 족압 분포의 경우 일상생활 동작 중 중력방향으로 내려오는 계단 내려오기 동작에서 가장 큰 족압 분포 값을 보였다. 수동형 하네스 체중 지지율이 증가에 따라 근육 활성도와 족압 분포 값은 감소하는 경향을 보였다. 이러한 결과를 토대로 체중지지를 통한 보행 훈련이 체중지지율 변화에 따라 다양한 환자 군에 적용 시킬 수 있을 것이다 판단된다.

• 대한물리의학회지
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• 제15권1호
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• pp.1-9
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• 2020

PURPOSE: Many patients with stroke have difficulties in walking with foot-drop. Various types of ankle-foot orthoses (AFOs) have been developed, but their weight needs to be reduced with the assistance of the ankle dorsiflexor. Therefore, an elastic AFO (E-AFO) was devised that not only improves the stability and flexibility of the ankle but also assists with ankle dorsiflexion while walking. This study examined the effects of an E-AFO, on the walking patterns of foot-drop patients with stroke. METHODS: Fourteen patients walked with and without an E-AFO, and the gait parameters were assessed using the GAITRite system. The spatiotemporal data on the gait patterns of stroke patients with foot-drop were compared using paired t-tests; the level of statistical significance was set to α<.05. RESULTS: No significant differences were observed in the velocity (p=.066) and affecte+d step length (p=.980), but the affected and less-affected stance (p=.022, p=.002) and swing time (p=.012, p=.005) were significantly different. The E-AFO produced a significant difference in the less-affected step length (p=.032). CONCLUSION: The E-AFO has a significant effect on the walking patterns of individuals with foot-drop and stroke. The E-AFO could be a useful assistive device for gait training in stroke patients.