Yoo, Sihyun;Gil, Hojong;Kim, Jongbin;Ryu, Jiseon;Yoon, Sukhoon;Park, Sang Kyoon
Journal of the Ergonomics Society of Korea
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v.36
no.5
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pp.395-409
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2017
Objective: The purpose of this study was to optimize the number and positions of foot pressure sensors using the reliability analysis of the center of pressure (COP) in smart shoes. Background: Foot pressure can be different according to foot region, and it is important which region of the foot pressure needs to be measured. Method: Thirty adults (age: $20.5{\pm}1.8years$, body weight: $71.4{\pm}6.5kg$, height: $1.76{\pm}0.04m$) participated in this study. The foot pressure data were collected using the insole of Pedar-X system (Novel GmbH, USA) with a sampling frequency of 100Hz during 1.3m/s speed walking on the treadmill (Instrumented treadmill, Bertec, USA). The intraclass correlation coefficients (ICC) were calculated between the COP positions using 4, 5, 6, 7, 8, and 99 sensors, while one-way repeated measure ANOVA was performed between the standard deviation (SD) of the COP positions. Results: The medio-lateral (M/L) COP position using 99 sensors was positively correlated with the M/L COP positions using 6, 7, and 8 sensors; however, it was not correlated with the M/L COP positions using 4 and 5 sensors during landing phase (1~4%) (p<.05). The antero-posterior (A/P) COP position using 99 sensors was positively correlated with the A/P COP positions using 4, 5, 6, 7, and 8 sensors (p<.05). The SD of the COP position using 99 sensors was smaller than the SD of the M/L COP positions using 4, 5, 6, 7, and 8 sensors (p<.05). Conclusion: Based on our findings, it is desirable to arrange at least 6 sensors in smart shoes. Application: The study of optimizing the number and positions of foot pressure sensors would contribute to developing more effective smart shoes using foot pressure technology.
Innovative and advanced technologies, including robots, augmented reality, virtual reality, the Internet of Things, and wearable medical equipment, have largely emerged as a result of the rapid evolution of modern society. For these applications, pressure monitoring is essential and pressure sensors have attracted considerable interest. To improve the sensor performance, several new designs of pressure sensors have been researched based on resistive, capacitive, piezoelectric, optical, and triboelectric types. In particular, optical pressure sensors have been actively studied owing to their advantages, such as robustness to noise and remote sensing capability. Herein, a review of recent research on optical pressure sensors with self-powered sensing, remote sensing, high spatial resolution, and multimodal sensing capabilities is presented from the viewpoints of design, fabrication, and signal processing.
Kim, C.U.;Park, S.W.;Park, S.O.;Kim, C.G.;Kang, D.H.
Proceedings of the Korean Society For Composite Materials Conference
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2005.04a
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pp.17-20
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2005
In-situ structural health monitoring of filament wound pressure tanks were conducted during water-pressurizing test using embedded fiber Bragg grating (FBG) sensors. We need to monitor inner strains during working in order to verify the health condition of pressure tanks more accurately because finite element analyses on filament wound pressure tanks usually show large differences between inner and outer strains. Fiber optic sensors, especially FBG sensors can be easily embedded into the composite structures contrary to conventional electric strain gages (ESGs). In addition, many FBG sensors can be multiplexed in single optical fiber using wavelength division multiplexing (WDM) techniques. We fabricated a standard testing and evaluation bottle (STEB) with embedded FBG sensors and performed a water-pressurizing test. In order to increase the survivability of embedded FBG sensors, we suggested a revised fabrication process for embedding FBG sensors into a filament wound pressure tank, which includes a new protecting technique of sensor heads, the grating parts. From the experimental results, it was demonstrated that FBG sensors can be successfully adapted to filament wound pressure tanks for their structural health monitoring by embedding.
Advanced tactile sensors are receiving significant attention in various industries such as extended reality, electronic skin, organic user interfaces, and robotics. The capabilities of advanced tactile sensors require a variety of functions, including position sensing, pressure sensing, and material recognition. Moreover, they should comsume less power and be bio-friendly with human contact. Recently, a tactile sensor based on the triboelectrification effect was developed. Triboelectric tactile sensors have the advantages of wide material availability, simple structure, and low manufacturing cost. Because they generate electricity by contact, they have low power consumption compared to conventional tactile sensors such as capacitive and piezoresistive. Furthermore, they have the ability to recognize the contact material as well as execute position and pressure sensing functions using the triboelectrification effect. The aim of this study is to introduce the progress of research on triboelectrification-based tactile sensors with various functions such as position sensing, pressure sensing and contact material recognition.
Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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v.12
no.4
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pp.491-499
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2009
The determination of response characteristics for pressure sensors is routinely limited to static calibration against a deadweight pressure standard. The strength of this method is that the deadweight device is a primary standard used to generate precise pressure. Its weakness lies in the assumption that the static and dynamic responses of the sensor in question are equivalent. Differences in sensor response to static and dynamic events, however, can lead to serious measurement errors. Dynamic techniques are required to calibrate pressure sensors measuring dynamic events in milliseconds. In this paper, a dynamic calibration using negative going dynamic pressure is proposed to determine dynamic pressure response for piezoelectric sensors. Sensitivity and linearity of sensor by the dynamic calibration were compared with those by the static calibration. The uncertainty of calibration results and the goodness of fit test of linear regression analysis were presented. The results show that the dynamic calibration is applicable to determine dynamic pressure response for piezoelectric sensors.
In this study, body pressure was quantitatively detected using built-in optical sensors, inside an air cushion seat. The proposed system visualizes the effect of the body pressure distribution on the air cushion seat. The built-in sensor is based on the time-of-flight (ToF) optical method, instead of the conventional electrical sensor. A ToF optical sensors is attached to the bottom surface of the air-filled cells in the air cushion. Therefore, ToF sensors are durable, as they do not come in physical contact with the body even after repeated use. A ToF sensor indirectly expresses the body pressure by measuring the change in the height of the air-filled cell, after being subjected to the weight of the body. An array of such sensors can measure the body pressure distribution when the user sits on the air cushion seat. We implemented a prototype of the air cushion seat equipped with 7 ToF optical sensors and investigated its characteristics. In this experiment, the ToF optical pressure sensor successfully identified the pressure distribution corresponding to a sitting position. The data were accessed through a mobile device.
The importance of flexible polymer-based pressure sensors is growing in fields like healthcare monitoring, tactile recognition, gesture recognition, human-machine interface, and robot skin. In particular, health monitoring and tactile devices require high sensor sensitivity. Researchers have worked on sensor material and structure to achieve high sensitivity. A simple and effective method has been to employ three-dimensional pressure sensors. Three-dimensional (3D) structures dramatically increase sensor sensitivity by achieving larger local deformations for the same pressure. In this paper, the performance, manufacturing method, material, and structure of high-sensitivity flexible pressure sensors based on 3D structures, are reviewed.
High temperature micro pressure sensors were fabricated by using polycrystalline 3C-SiC piezoresistors grown on oxidized SOI substrates by APCVD. These have been made by bulk micromachining under $1{\times}1mm^2$ diaphragm and Si membrane thickness of $20{\mu}m$. The pressure sensitivity of implemented pressure sensors was 0.1 mV/$V{\cdot}bar$. The nonlinearity and the hysteresis of sensors were ${\pm}0.44%{\cdot}FS$ and $0.61%{\cdot}FS$. In the temperature range of $25^{\circ}C{\sim}400^{\circ}C$ with 5 bar FS, TCS (temperature coefficient of sensitivity), TCR (temperature coefficient of resistance), and TCGF (temperature coefficient of gauge factor) of the sensor were -1867 ppm/$^{\circ}C$, -792 ppm/$^{\circ}C$, and -1042 ppm/$^{\circ}C$, respectively.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2006.04a
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pp.3-9
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2006
Among many fabrication methods of composite materials, filament winding is the most effective method for fabricating axis-symmetric structures such as pressure tanks and pipes. Filament wound pressure tanks are under high internal pressure during the operation and it has the complexity in damage mechanisms and failure modes. Fiber optic sensors, especially FBG sensors can be easily embedded into the composite structures contrary to conventional electric strain gages (ESGs). In addition, many FBG sensors can be multiplexed in single optical fiber using wavelength division multiplexing (WDM) techniques. In this paper, we fabricated several filament wound pressure tanks with embedded FBG sensors and conducted some kinds of experiments such as an impact test, a bending test, and a thermal cycling test. From the experimental results, it was successfully demonstrated that FBG sensors are very appropriate to composite structures fabricated by filament winding process even though they are embedded into composites by multiplexing.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.23
no.4
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pp.317-322
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2010
This paper reports the fabrication and characterization of surface micromachined poly 3C-SiC capacitive pressure sensors on silicon wafer operable in touch mode and normal mode for high temperature applications. FEM(finite elements method) simulation has been performed to verify the analytical mode. The sensing capacitor of the capacitive pressure sensor is composed of the upper metal and the poly 3C-SiC layer. Measurements have been performed in a temperature range from $25^{\circ}C$ to $500^{\circ}C$. Fabrication process of designed poly 3C-SiC touch mode capacitive pressure sensor was optimized and would be applicable to capacitive pressure sensors that are required high precision and sensitivity at high pressure and temperature.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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