• Physical Therapy Rehabilitation Science
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• 제8권2호
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• pp.93-98
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• 2019

Objective: The purpose of this study was to investigate the effect of robot arm reach training on upper extremity functional movement in chronic stroke survivors. Design: One group pretest-posttest design. Methods: Thirteen chronic stroke survivors participated in this study. Robot arm reach training was performed with a Whole Arm Manipulator (WAM) and a 120-inch projective display to provide visual and auditory feedback. During the robotic arm reach training, WAM provided gravity compensation and assist-as-needed (AAN) force according to the robot control mode. When a participant could not move the arm toward the target for more than 2 seconds, WAM provided AAN force to reach the desired targets. All patients participated in the training for 40 minutes per day, 3 times a week, for 4 weeks. Main outcome measures were the Fugl-Meyer Assessment (FMA), Action Research Arm Test (ARAT) and Box and Block Test (BBT) to assess upper extremity functional movement. Results: After 4 weeks, significant improvement was observed in upper extremity functional movement (FMA: 42.15 to 46.23, BBT: 12.23 to 14.00, p<0.05). In the subscore analysis of the FMA upper extremity motor function domains, significant improvement was observed in upper extremity and coordination/speed units (p<0.05). However, there were no significant differences in the ARAT. Conclusions: This study showed the positive effects of robot arm reach training on upper extremity functional movement in chronic stroke survivors. In particular, we confirmed that robot arm reach training could have a positive influence by leading to improvement of motor recovery of the proximal upper extremity.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권8호
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• pp.771-782
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• 2017

본 논문은 노약자들의 발목근력보조를 위한 착용형 로봇에 대해서 서술하였다. 기존 착용형 로봇들은 보행 시 필요한 근력을 보조하기 위해 대부분 모터와 감속기를 사용하였다. 하지만 모터와 감속기의 조합은 무게가 무거울 뿐만 아니라 감속기 치차의 마찰때문에 실제 사람의 근육과 달리 강성과 토크를 동시에 제어하기 어려운 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 모터/감속기 조합보다 가볍고 안전하며 근력을 보조하는 힘을 충분히 발휘할 수 있는 Mckibben 공압 근육을 사용하였다. 발목의 피칭 모션에 이용되는 종아리 가자미근 및 앞정강근의 힘을 한 쌍의 공압 근육을 사용한 상극구동으로 보조하였으며, 상극구동제어를 위해 상극구동 모델 파라미터들을 실험적으로 도출하였다. 사용자의 보행의지를 판단하고자 발바닥에 부착된 압력변위센서로 압력과 압력중심위치를 측정하여 발바닥의 하중과 발목토크를 계산하였고, 이를 기반으로 공압 근육 관절의 강성과 토크를 동시에 제어하였다. 최종적으로, 트레드밀에서 근전도 신호를 측정하여 발목근력보조로봇의 성능을 실험적으로 입증하였다.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 2005년도 ICCAS
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• pp.957-962
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• 2005

Today, the elderly is increasing gradually in the Republic of Korea society and this problem will be more serious in the near future. Therefore, engineering support for aged people is required. We are establishing a new field of healthcare engineering for elderly people and aiming to support for aged people and disabled people using adaptive control and instrument technology. In this paper, the goal is to implement the shared control of a robot mobility aid for the elderly. As using this type of assistive technology to be useful by its intended user community, it supports elderly people and handicapped people to live independently in their private homes. The interface transforms the force applied by the user into the robot's motion. Devices like buttons, joysticks, and levers already exist for relaying user input; however, they require hand displacement that would loosen or otherwise release the user's hold. Such interfaces make operation very difficult and potentially unsafe. Therefore, we propose a shared control system. It's safe more than joysticks and buttons. The shared control is a means of registering the user's intention through physical interaction. It's an important component in the development of robotic elderly assistant. The concept of shared control describes a system which is two or more independent control systems. We are using that the three component blocks consist of pressure sensor (flexible force sensor), circuit of measurement and transfer function. Experimental trials of this paper have been tested at the indoor environment. The robot is able to know the user intended direction through haptic device were logged along with the robot's force sensor.

• International Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems
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• 제8권4호
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• pp.288-298
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• 2008

We introduce new type of networked robot, Ubiquitous Robotic Companion (URC), embedded with ATLAS Service-oriented architecture for enhancing the space sensing capability. URC is a network-based robotic system developed by ETRI. For years of experience in deploying service with ATLAS sensor platform for elder and people with special needs in smart houses, we need networked robots to assist elder people in their successful daily living. Recently, pervasive computing technologies reveals possibilities of networked robots in smart spaces, consist of sensors, actuators and smart devices can collaborate with the other networked robot as a mobile sensing platform, a complex and sophisticated actuator and a human interface. This paper provides our experience in designing and implementing system architecture to integrate URC robots in pervasive computing environments using the University of Florida's ATLAS service-oriented architecture. In this paper, we focus on the integrated framework architecture of URC embedded with ATLAS platform. We show how the integrated URC system is enabled to provide better services which enhance the space sensing of URC in the smart space by applying service-oriented architecture characterized as flexibility in adding or deleting service components of Ubiquitous Robotic Companion.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권6호
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• pp.617-624
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• 2015

본 논문은 고령화되는 현대 사회에서 고령층 근로자들의 팔꿈치 근력 보조를 위한 웨어러블 로봇의 개발에 대해서 서술하였다. 기존에 연구 개발된 다양한 웨어러블 로봇들은 착용자가 사용하기에 가격, 휴대성 측면 뿐만 아니라 느린 착용자 의도 파악에 단점들이 있어왔다. 본 논문에서는 이러한 문제들을 최소화하기 위해 다음과 같은 특징을 강조하였다. 첫째, 양팔 작업 시 가장 많은 모멘트를 받는 팔꿈치 관절에만 구동기를 부착하여 무게와 부피 및 가격을 줄이고 실용성을 높였다. 둘째, 웨어러블 로봇의 작동을 추종 모드와 근력 증강 모드로 나누고, 본 연구에서 개발한 상박 근력 측정 장치로부터 착용자의 의지를 실시간 파악하여 모드가 자동적으로 전환 될 수 있도록 하였다. 이로부터 빠른 착용자 의도 파악과 동작 전환이 가능하도록 하였다. 개발된 로봇을 이용하여 무 부하 시 착용자의 모션 추종 성능을 측정하고, 부하 시 EMG (Electromyography) 센서로부터 상박의 근력을 측정함으로써 착용자의 근력 보조 성능을 실험적으로 입증하였다. 결과적으로, 초당 120 도의 모션 추종 성능과 60% 이상의 근력 보조 성능을 얻을 수 있었다.

• 한국기계가공학회지
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• 제18권12호
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• pp.111-116
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• 2019

With the recent acceleration of industrial technologies and active research, wearable robot technologies have been applied to various fields. To study the utility of wearable robots, basic research on kinetic mechanisms of the human body, bio-signal analysis, and system control are essential. In this study, we investigated the basic structure of a wearable system and the operating principles of a driving mechanism. The control system and supporting structure, which comprise the driving mechanism, were designed and manufactured. Motion and load analyses were performed simultaneously for the design of the kinematic drive, and the driving mechanism was constructed by analyzing walking motion. The operating conditions of the cylinder were verified by stride via driving experiments. Further, the accuracy and responsiveness of the system were confirmed by comparison with actual motion, and the system safety was validated by applying loads.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권10호
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• pp.3658-3665
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• 2010

최근 고령화 사회로의 진입 및 장애 인구의 증가로 인해, 인간의 복지를 위한 자동화 시스템에 대한 수요가 늘고 있다. 특히 재활 자동화와 관련한 로봇 시스템은 환자 본인 및 치료 보조자에 대한 수고를 덜어주면서도 기존의 전통적인 재활효과에 상응하는 성과를 얻을 수 있을 것으로 기대되고 있다. 본 연구는 하지 근력이 약화된 사용자들의 신체 자중을 보상해줌과 동시에 정상인과 같은 패턴의 보행 훈련을 수행할 수 있는 모바일형 보행 재활 시스템을 제안하고자 한다. 특히, 자중보상 시스템은 신체의 자세 변화 특징을 반영하여, 기구학적인 분석을 통해 구현하였으며 보행 가이드를 위한 제어 알고리즘과 더불어 메인 컨트롤 시스템이 내장된 모바일 플랫폼에 통합 적용되었다. 이러한 모바일 플랫폼은 사용자의 보행 속도의지를 반영하는 UCS(User Command System)와 플랫폼 자체에 내장된 자율주행 알고리즘의 병합되어 운용되도록 고안되었으며, 본 논문에서는 보행 훈련시의 BWS(Body Weight Support)의 효과에 대한 검증에 집중하고자 한다. 이를 위해 인체의 근전도 신호를 측정할 수 있는 EMG(Electromyography) 센서를 활용하여, BWS 및 모바일로봇을 활용한 자중 보상 시의 피험자의 하지 근력 패턴을 측정 및 분석하여, 정상 보행자와의 차이점을 비교함으로서 본 연구의 타당성을 검증하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제25권10호
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• pp.1427-1434
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• 2021

본 연구는 사회성 상호작용 훈련자극에 반응하는 아동의 행동 및 정서적 긴장상태를 연산하는 심리반응 상태 추정 프로세스를 제안한다. 행동 중재에 필요한 훈련자극으로는 공동 주의(Joint attention) 사회성 훈련을 채택하고, 훈련프로토콜은 불연속 개별시도 훈련(DTT: Discrete trial training)기법이 적용된다. 공동 주의 훈련에서 사용자의 집중과 긴장 정도를 확인하기 위해 3가지 훈련자극용 콘텐츠를 구성한 후, 캐릭터 형태의 탁상 로봇을 이용하여 사용자에게 훈련자극을 수행하게 된다. 그런 다음, 비전 기반 헤드 포즈 인식기와 기하학 연산모델로 사용자 응시반응을 추정하고, PPG와 GSR의 생체신호를 심박변이도와 히스토그램 기법으로 신경계 반응을 분석한다. 로봇을 활용한 실험에서 공동 주의에 대한 각 콘텐츠 별 훈련에 사용자의 심리반응을 정량화 할 수 있음을 확인하였다.

• 디지털융복합연구
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• 제19권6호
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• pp.393-398
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• 2021

사회가 복잡해지고 고도화 될수록 사고의 위험 또한 늘어날 수밖에 없고, 이는 선천적 장애 뿐 아니라 후천적 장애의 발생을 높이는 계기가 되고 있다. 이러한 상황에서 첨단기술의 복합체인 재활 로봇의 활용은 앞으로 꾸준히 늘어나게 될 전망이다. 이에 저자들은 국내·외 재활 로봇의 기술 동향과 향후 발전 전망에 대한 살펴보고자 한다. 지금까지의 장애 보조 로봇 기술은 보행 장애나 작업제한 장애 지원영역에서 주로 발전을 이루어왔다. 그러나 인구의 고령화는 인지장애 대상자가 늘어날 것이라는 점을 잠재하고 있기 때문에 사용자의 안전성을 확보한 장애 보조 로봇 개발이 추진되어야 하고, 이를 위해 다양한 형태의 임상연구를 통해 재활 로봇의 치료 효과에 대한 실증적 결과들이 도출, 융합되어야 할 것이라 생각된다.

• 재활복지공학회논문지
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• 제8권3호
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• pp.187-196
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• 2014

본 논문은 경사로에 위치하는 Mobile Walker의 안전성 확보를 위한 직진성 향상알고리즘을 제안한다. Mobile Walker는 경사면주행 시 로봇의 무게와 경사도에 의한 외력으로 인해 경로 이탈을 하게 된다. 이를 보정하기 위해 본 논문에서는 노면의 기울기에 따른 외력을 추정하고, 이를 모터출력에 가감하는 제어기를 사용하였다. 또한 사용자가 입력하는 목표 회전각속도와 로봇의 회전각속도와의 비교를 통해 각 구동축에 가중치를 인가하는 알고리즘을 사용하였다. 제안한 보정 제어기를 적용한 결과, 경사면 이동 시 이탈거리는 무보정 실험의 경우 발산하지만 경사로 보정 알고리즘을 적용하였을 경우에는 이탈거리가 최대 10cm 이내로 안정적인 주행을 하는 것을 확인할 수 있었으며, 이탈거리 변화율 또한 1m 이후 안정화되어 더 이상의 변화가 발생하지 않는 것을 확인할 수 있었다.