• 대한기계학회논문집A
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• 제40권12호
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• pp.1067-1076
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• 2016

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.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2010년도 추계학술대회 논문집
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• pp.917-918
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• 2010

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권7호
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• pp.419-427
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• 2020

본 논문에서는 기존 선행연구에서 설계된 시작품을 보완하여 1차적으로 완성된 시제품에 대하여 고령 여성들이 직접 사용성 평가를 수행함으로써 불편한 사항이나 안전과 직결되는 문제점을 찾아보고 개선이 필요한 사항을 도출하고자 하였다. 본 사용성 평가에서는 일상생활에서의 동작 및 신체적 활동을 수행할 수 있는 65세 이상의 고령자 여성 10명을 피실험자로 선정하였다. 고령 여성이 이승과 주행의 일생상활 시나리오를 기반으로 이승, 승강, 주행, 도착으로 사용성 평가항목들을 정의하고, 사용성 평가 실험환경을 구축하였다. 실험방법은 대상 제품을 사용하는 일상생활 시나리오에서 고령 여성과 기기 간의 주요 사용 접점 분석을 통해 주관적 만족도 설문평가, 동영상 촬영 자료를 활용한 관찰평가 등으로 수행하였으며, 프로토콜은 5단계로 나눠 진행하였다. 측정된 데이터는 최대값과 최소값을 제외하여 평균값과 표준편차를 구하여 그 결과들을 분석하였다. 사용성 평가결과, 승강부문의 개선사항으로는 승강 제어 패널과 주행 제어 패널을 분리해야 하며, 토글 등의 아래/위 방향으로 움직이는 버튼을 통해 직관성 향상이 필요하다는 것을 알 수 있었다. 주행부문에서는 앞바퀴 메커니즘 또는 주행 제어 알고리즘 개선과 UI 개선, 급정지 시스템 개선이 필요하다는 것을 알 수 있었다. 이승부문에서는 시트 좌면부의 크기 향상을 통해 안전성 확보와 힘을 지지할 수 있는 구조물 추가가 필요하다는 것을 알 수 있었다. 사용성 평가에서 나타난 불편사항과 개선사항을 토대로 한층 더 보완된 연구개발 제품이 출시된다면 거동이 불편한 고령 여성들이 타인의 도움 없이 스스로 실내에서 간단한 일상생활을 할 수 있으므로 사용자의 삶의 질은 한층 더 높아질 것이다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2013년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.212-213
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• 2013

This paper proposes the algorithm of torque distribution in the electric wheel-chair using 2D joystick for drive safety. For the accurate driving performance, the specific and precise torque distribution is required in both wheels depending on signals of X-Y axis that is generated from 2D joystick. The signals of X-Y axis from joystick are transformed into the propulsion force and the torque reference. And the torque reference can be generated through the dynamic model of wheel-chair. The optimal dynamic characteristics of the electric powered wheelchair can be obtained, by adjusting the sensitivity coefficients of propulsion force and torque reference, In addition, the system takes smooth and stable control characteristics due to continuous torque output at all directions of joystick. The several simulations verify the usefulness of the proposed algorithm about torque distribution.

• 대한인간공학회지
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• 제29권4호
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• pp.681-686
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• 2010

Although the height of a ramp is an important design element, it has not been considered in prior studies. Therefore, in this study, the ramp slope and height are considered as independent variables. To analyze the effects of the slope and height, five levels of slope (1:6, 1:8, 1:10, 1:12 and 1:14) and three levels of height (15cm, 30cm and 45cm) are considered. For the dependent variables, the total time, velocity and perceived discomfort were considered as usability measures, pulse rate changes and EMG signals of four related muscles (extensor carpi radialis, triceps brachii, anterior deltoid and posterior deltoid) were considered as physiology measures. As a result, differences among usability and physiological characteristic for the five slopes increased as the height increased. Additionally, slope effects were minor when the height was low (15cm). Almost domestic/international regulations and guidelines related to ramp recommended 1:12 slope for the ramp design, however, there was no significant difference between 1:10 and 1:12 according to result of this study. In addition, slope effects were minor at a low height; thus, a slope of 1:8 can be recommended if the installation space for a gentler ramp is not sufficient.

• 재활복지공학회논문지
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• 제9권1호
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• pp.81-87
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• 2015

파워 어시스트 휠체어(PAW)가 주행방향을 일직선으로 유지하기 위해서는 좌우 휠에 같은 힘이 전달되어야 한다. 하지만 인간은 양쪽 팔 힘이 서로 다르고 항상 균일하게 자신의 힘을 제어하지 못하므로 PAW 운전시 방향보정을 빈번하게 해야 할 수도 있다. 따라서 직선구간에서 PAW의 주행방향을 일정하게 유지하거나 회전구간에서 방향전환을 신속하게하기 위해서는 불균형한 입력토크로부터 사용자의 주행의도를 감지하여 적절한 어시스트 출력토크를 생성하여야 한다. 본 연구에서는 좌우측 push-rim에 가해지는 입력토크 신호간의 시간적 유사성으로부터 사용자의 주행의도를 판단하는 새로운 방식를 제시하고, 이를 이용한 토크밸런스 제어기법을 제안한다. 그리고 주행실험을 통해 제안한 밸런스 제어기의 효용성을 검증하였다.

• 한국전문물리치료학회지
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• 제10권2호
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• pp.71-84
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• 2003

The purpose of this study was to provide information on driving characteristics in persons with spinal cord injury through basic statistic analysis of the survey results. The survey was administered to 44 drivers with spinal cord injury. The subjects' general, neurologic and driving characteristics were analyzed, as well as the degree of difficulty in using their vehicles between tetraplegia and paraplegia. The results were as follows: thirty-five (79.6%) of forty-four respondents was men. The average age was 35.0 years old and the age at the time of injury was 29.0 years old. Their neurologic characteristics were tetraplegics 12 (27.3%) and paraplegics 32 (72.2%). Among complete lesions, the highest level those who could drive independently was C7. All the vehicles were equipped with special devices, including "power steering", "automatic transmission" and "hand controls". The vehicles for cervical cord injury were equipped with "grip bars" as well as for the degree of difficulty in using their vehicles, all the subjects felt that "moving the wheelchair in and out of their vehicles" was too difficult for them to do. We suggest that the driver training should be an essential part of the rehabilitation program for patients with spinal cord injuries to maximize their mobility in the community. This training seems to be essential in order to modify the standards of the Handicapped Drivers Ability Test and to aid the driver rehabilitation program in the health insurance payment system. Also, the driver rehabilitation training program should include instruction in that moving wheelchairs in and out of vehicles.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제13권5호
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• pp.1135-1144
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• 2018

전동휠체어는 과거 장애인 및 노약자만 활용하는 장비로 인식되었지만, 최근 기능 및 형태의 변화를 통해 다양한 분야에서 다목적으로 활용되고 있다. 이에 본 논문에서는 다양한 분야와 환경에 적용될 수 있는 무한궤도형 전동휠체어의 프로토타입과 이를 제어할 수 있는 통합 모니터링 시스템을 제안한다. 이를 위해 기존 휠체어와 비교하여 운행 시 안전성 향상을 위한 프레임 응력 설계와 안드로이드기반의 앱(App)을 이용하여 전동휠체어를 자유롭고 손쉽게 조작할 수 있는 편의성을 제공한다. 아울러 다량의 전동휠체어를 원격에서 모니터링하고 제어할 수 있는 기능도 지원한다. 시스템 구현 및 성능평가 결과, 응력설계는 5번의 응력 해석을 통하여 존 미제스 응력 값이 정상범위에 해당하는 4.401%로 측정되었으며, 시스템의 제어를 위한 통신 부분에 대한 정확률도 98.75%로 측정되어 기존 휠체어와 비교하여 안전성 높은 것으로 입증되었다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제41권5호
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• pp.203-209
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• 2020

As the number of people with gait disorders increases, the demand for using wheelchairs increases and the area of a ctivity for people with disabilities expands, thereby they increasing the demand for riding comfortability in various driving environments. Therefore, this study is to develop an entry-level active suspension system that apply to wheelchairs and to evaluate its usability. The suspension applied in this paper consists of a coil spring, a shock absorber, a control module to control the strength of the shock absorber, and a road surface condition monitoring system. A wheelchair occupant secures the riding comfort by adjusting the coil strength of the shock absorber in 12 steps according to various road conditions. Therefore, the mechanical properties were evaluated through the structural analysis of the suspension system, and the tendency toward the magnitude of the road surface vibration attenuated according to the rigidity of the suspension through the vibration test was attempted. In conclusion, as a result of structural analysis of the suspension system, stress in a range lower than the yield strength of the material was generated, and the vibration test showed the effect of attenuating the vibration generated from the road surface when the stiffness of the suspension was adjusted.

• 한국ITS학회 논문지
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• 제19권2호
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• pp.89-103
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• 2020

고령화 사회에 접어들면서 거동이 어려운 장애인과 고령자의 개인 교통수단에 대한 수요가 증가하고 있다. 실제로 2017년 기준 전국 전동보장구 보급수는 9만여 대로 지속해서 증가하는 추세다. 하지만 장애인 및 고령자의 판단 능력과 조정 능력은 정상인보다 상대적으로 차이가 있는 관계로 주행 중 사고 발생의 가능성이 크다. 다양한 사고의 원인 중 하나는 도로 노면상태의 불균형으로 인해 개인 이동 수단 조향 제어의 간섭이다. 본 논문에서는 이 같은 사고를 예방하고자 도로 노면 상태를 고속으로 인지할 수 있는 암호화 형식 의미론적 분할 알고리즘을 소개한다. 이를 위하여 도로 노면 파손이 포함된 1,500여 장의 학습용 데이터와 150여 장의 테스트용 데이터를 새롭게 구성하였다. 그리고 이를 활용하여 기존의 Encoder와 Decoder 단계로 구성된 Auto-encoder 방식과 달리 Encoder 단계로 이루어진 심층 신경망을 제안하였다. 이 심층 신경망은 기존의 방식과 비교했을 때 평균 정확도(Mean Accuracy)는 4.45% 증가하였고 파라미터는 59.2% 감소하였으며 연산 속도는 11.9% 향상되었다. 이 같은 고속 알고리즘을 활용하여 안전한 개인 이동 수단이 확대 적용되길 기대한다.