We developed electric wheelchair INMEL-VI which is motorized wheelchair for practical use. The field test results of long time show some problems to disabled in daily use. INMEL-VII is designed to solve the problems of INMEL-VI and to adjust condition by the Korean Industrial Standards about the motorized wheelchair. Especially, it is improved to have durability, driving safety, and convenience of manipulating. In the driving field test in indoors and outdoors, it has been estimated to have a high practical use for powered walking aids to disable's daily life.
In general, manual wheelchairs have played important roles in moving patients from one place to another. However, patients have experienced discomfort getting on and off because of the need for physical assistance. This can be more serious if a patient has handicaps involving the arms or legs. In addition, it could be unpleasant for both the patient and assistant because of the need for extensive physical contact with each other. At times, a weak nurse feels that there is a risk when transferring a heavy patient from a bed to a wheelchair. In this paper, a new non-powered wheelchair is designed to assist in transferring a patient to their bed. This design considers the convenience of both the patient and assistant when the patient is transferred from a wheelchair to a bed and vice versa. The operation minimizes the physical contact between the assistant and the patient. The new wheelchair is also lightweight and portable compared with the normal popular wheelchair.
본 논문은 고령자를 위한 하이브리형 전동 휠체어의 개발에 대해서 서술하였다. 개발된 하이브리드형 휠체어는 기존 전동 휠체어에 비해 기구적 및 제어적 특징을 가지고 있다. 기구적 특징으로써 인체공학적 등받이 브레이크 메커니즘을 새롭게 고안하였고, 이로부터 고령자들이 몸동작을 이용하여 손쉽게 제동을 할 수 있도록 하였다. 제어적 특징으로써, 휠 토크 보조, 마찰/관성보상, 중력보상 및 한 손 구동과 같은 다양한 동력보조 기능을 융합하여 고령 탑승자의 근력 부담을 현격히 감소시켰다. 휠 토크의 보조를 위해 핸드림에 스트레인게이지를 부착하여 탑승자가 가하는 휠 토크를 측정하였으며, 마찰보상과 관성보상을 위해 바퀴와 시트에 각각 자이로스코프와 가속도센서를 부착하였다. 또한, 중력보상을 위해 기울기 센서를 추가적으로 부착하였으며, 편마비 환자들과 같이 한 손 만을 사용할 수 있는 사용자들 위해서 시트 밑면에 부착된 압력 센서로부터 휠체어의 주행 방향을 인식하고 자이로스코프를 이용하여 반대편 휠의 각속도를 제어하는 한 손 주행 알고리즘을 새롭게 고안하였다. 최종적으로 본 연구에서 고안한 운동 보조 알고리즘의 성능을 각종 실험으로부터 검증하였다.
현재의 음성인식 기술은 하드웨어 기술의 발전과 더불어 여러 분야에 응용되고 있지만 음성구동 휠체어와 같은 고신뢰성이 요구되는 응용분야에서는 아직도 그 성능이 불충분하다. 실 환경에서 음성을 통해 안전하게 휠체어를 제어하기 위해서는 도로의 소음 등과 같은 주변잡음의 영향에 의한 음성인식 성능의 저하, 사용자의 기침소리나 숨소리 등과 같은 비음성 입력시의 오동작, 명령어의 불명확한 발성과 일반인과는 다른 발성 속도 및 발성 주파수 등을 고려한 인식시스템이 필요하다. 이를 위하여 본 논문에서는 비음성 입력시의 오동작을 방지하기 위해 인식기의 전처리 단에서 YIN 기본주파수 추출방법을 적용한 후 프레임 별 신뢰도에 기반한 고정도로 음성/비음성을 판별할 수 있는 방법을 제안하고, 불명확한발성에 대한 인식 성능 향상을 위해 화자 적응화 방법 및 개인적인 발성 변이를 표현할 수 있는 다중 후보 단어사전을 구성하여 인식성능 제고를 도모하였다. 잡음이 포함된 실 환경하에서 수집한 데이터를 대상으로 인식실험을 수행한 결과 기존의 켑스트럼 방법에서는 오류 없이 비음성을 찾아내는 재현율은 62%로 나타났으나 본 논문에서 제안한 YIN방법에 기반을 둔 신뢰도 측정방법에서는 95.1%를 나타나 우수한 성능을 나타내었다. 실 환경에서 수집된 2211개의 불명확한 발성을 대상으로 인식실험을 수행한 결과 2000상태 16 혼합수 HMnet 모델을 이용한 경우 인식률이 78.6%로 나타났으나 MAP적응화 방법 및 다중 후보 인식사전을 적용한 결과 99.5%의 인식 성능을 나타내어 제안한 방법의 유효성을 확인할 수 있었다.
본 논문에서는 전동화 수동 휠체어 INMEL-VII를 위한 주행 안정성과 제어기의 개선에 관하여 연구하였다. 기 개발된 INMEL-VI의 2년 여에 걸친 현장 실험에서 오르막길에서의 후방 전복으로 인한 주행안정성, 모터의 PWM 제어로 인한 스위칭 노이즈, 심한 내리막길에서 주행 명령이 없어도 모터가 회전하는 문제들이 지적되었다. 이러한 문제를 해결하기 위해 INMEL-VII에서는 모터와 구동축을 직결하고 출력을 증가시켰으며 바퀴의 중심축을 이동하여 무게중심을 안쪽으로 이동시켜서 후방 전복 임계 경사각을 크게 증가시켰고, 스위칭 주파수를 5kHz로 설정하기 위해 하드웨어를 개선하였다. 또한 INMEL-VII에서는 다양한 가속 및 감속 루틴으로 소프트웨어의도 개선하였다. 현장 주행 실험 결과 기계적 구성과 소프트웨어의 개선으로 인한 주행 안정성이 증가되고 다양한 조작이 가능해졌음을 알 수 있었다. 본 연구결과로 장애자의 보행 보조기구연구에 기여하고 보행부자유자에게는 염가의 국산 전동휠체어를 사용할 수 있는 기화가 증가되기를 기대한다.
The recent power add-on drive wheelchairs (PADWs) provide greater physical activity, are easier to transport, and may be an excellent alternative for the typical manual or electric wheelchairs. The development of in-wheel motor for a PADW is the principal issues. In this paper, design, implementation, and testing of the permanent magnet synchronous motor (PMSM) for a PADW are presented. To design output power and torque of the motor, the equation of motion has been investigated. The design parameters were calculated and the dimension and shape of the motor which was limited by the In-wheel mechanism of the PADW were done by applying FEM and optimal design technique. The prototype of the motor mentioned above was fabricated with precise machining and assembling. Then the motor tested on dynamometer and the measured results of the motor were verified by comparing the design results. The fabricated motor was 80 mm in length with a diameter of 110 mm and small enough to be attached the driving unit of the PADW.
Kim, Ki-Hong;Kim, Hong-Kee;Kim, Jong-Sung;Son, Wook-Ho;Lee, Soo-Young
ETRI Journal
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제28권1호
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pp.111-114
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2006
An alternative human interface enabling people with severe motor disabilities to control an assistive system is presented. Since this interface relies on the biosignals originating from the contraction of muscles on the face during particular movements, even individuals with a paralyzed limb can use it with ease. For real-world application, a dedicated hardware module employing a general-purpose digital signal processor was implemented and its validity tested on an electrically powered wheelchair. Furthermore, an additional attempt to reduce error rates to a minimum for stable operation was also made based on the entropy information inherent in the signals during the classification phase. In the experiments, most of the five participating subjects could control the target system at their own will, and thus it is found that the proposed interface can be considered a potential alternative for the interaction of the severely disabled with electronic systems.
최근 장애인의 이동권 보장에 대한 요구에 따라 전동보장구의 사용이 급증하고 있고, 이동권 확대 및 보조기기 사용편리를 위한 전동보장구의 충전 시설이 늘어나고 있다. 하지만 현재 국내에는 이들 충전 시설에 대한 기준이 없어 효율적인 설치 및 운영이 되지 않고 있다. 본 연구에서는 효율적인 전동보장구 충전소 설치 및 운영을 위해 이에 대한 국내외 규정 및 실태에 대한 조사연구를 실시하고, 장애인 당사자들을 대상으로 한 설문조사를 실시하여 실제 충전소 사용에 대한 문제점을 파악하고 사용자의 요구사항을 조사하였다. 이를 토대로 합리적이고 효율적인 국내 충전소 설치 및 운영방안을 마련하였다. 그 결과 현재의 충전소에 보급된 충전기로는 효과적인 충전 서비스를 제공하지 못하는 기기적인 문제점을 파악하여 이의 개선안을 제시하였고 국가, 지방자치단체의 건물 또는 도서관, 극장, 체육시설, 백화점, 박물관 등 일정 이상의 사람들이 사용하는 공용시설에서는 충전소 설치를 의무화하도록 제시하였다. 한편 충전소를 설치할 경우 독립된 공간을 확보하도록 하여 충전소를 이용하는 사람의 사생활을 보호하도록 하고 충전소 내 여러 가지 편의장비를 갖추도록 권고하여 이용자의 편리를 높이도록 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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