• 한국기계가공학회지
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• 제20권9호
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• pp.97-103
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• 2021

In this paper, an omni wheel-based electric wheelchair is proposed that can achieve safe and convenient movement and can improve the convenience of living for mobility-impaired people who cannot move on their own. Generally, mobility-impaired people are afflicted with physical health issues such as pain and secondary body deformities because they often remain seated in wheelchairs for long periods of time. Hence, an electric wheelchair is required whose posture can be changed and whose size can be adjusted according to the user's body type. Such a wheelchair should also facilitate easy change of direction (even in a narrow space) for convenient movement. In this paper, an electric wheelchair featuring omni wheels is proposed that allows posture transformation and facilitates movement in a narrow space. It is believed that the proposed wheelchair can aid in enhancing the convenience of living for mobility-impaired people.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 2001년도 ICCAS
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• pp.89.4-89
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• 2001

We propose an electric wheelchair that is suitable for the upper-limbs disabled with sufficient operability and low expenses. Features of this wheelchair, 1) By instating a simple mechanical module, existing electric wheelchairs can be readily converted to a special version for the upper-limbs disabled. 2) The electric wheelchair can be freely operated by motion of a head. 3) A vision system to assure safety operation by the disabled is introduced.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제21권1호
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• pp.80-85
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• 2011

본 논문은 인휠형 휠체어에 있어 휠 림에 걸리는 외력을 차량의 전압과 회전 속도를 통해 예측하고 이를 통해 각 바퀴에 사용자의 힘에 따라 차량의 방향 및 속도를 제어할 수 있도록 고안된 제어기 설계에 관한 논문이다. 최근 노인 인구의 증가로 인해 노인 및 장애인을 위한 이동기기에 대한 관심이 증가되고 있다. 특히 많은 수의 고령자들이 휠체어를 이용하고 있다. 하지만 고령자의 경우 수동 휠체어 사용 시 국내 지형상의 문제로 인해 구동에 어려움을 겪는다. 또한 전동 휠체어의 경우 조이스틱으로 구동하므로 하체 근력 약화로 인해 휠체어를 이용하는 고령자의 경우, 상체 근력 또한 약화될 수 있다. 이를 극복하기 위해 림(rim)에 힘이 가해지는 힘의 크기를 파악하여 이에 상응하는 모터를 구동시키는 힘 보조형 인휠 전동기에 대한 연구가 진행되고 있다. 하지만 대부분의 힘 보조형 인휠 전동기의 경우 힘의 크기를 측정하기 위한 센서 모듈이 장착되어야 하며 이를 위해 힘의 크기를 측정하기 위한 별도의 림을 설계해야 하는 등 기구적 장치가 요구된다. 이에 본 논문에서는 이러한 힘의 크기를 측정하기 위한 림 설계 대신에 모터의 수학적 모델을 기초로 모터에 전달되는 전압과 바퀴의 현재 속도를 토대로 인휠형 모터에 걸리는 외력을 추정하고 이를 토대로 사용자의 이동 속도와 방향을 추정하여 모터를 이동시킬 수 있도록 하였다. 본 논문은 제안된 수학적 모델을 기초로 사용자의 구동 의지력을 정확하게 측정할 있었다. 또한 이를 기초로 한 제어기를 적용할 경우 인휠 휠체어를 사용자의 의지에 따라 이동할 수 있음을 시뮬레이션을 통해 검증하였다.

• 한국가스학회지
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• 제26권2호
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• pp.9-13
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• 2022

벨트나 체인을 이용한 감속기는 간단한 장치이긴 하지만 공간을 많이 차지하여 공간상의 제약이 있기 때문에 전동휠체어 구동부에는 부적합하다. 하지만 유성기어형태의 감속기는 동일 축에서 감속이 이루어지기 때문에 부피를 작게 할 수 있어 공간의 제약이 벨트나 체인형태의 감속기보다 덜하다. 따라서 본 연구에서는 수·전동전환이 가능한 휠체어의 구동부에 대한 연구를 통하여 유성기어형태를 이용한 감속기로 큰 추진력을 얻을 수 있는 구동부를 개발하였다. 그에 따라 감속기에 적용되는 유성기어의 치형을 Kisssoft 프로그램을 이용하여 설계를 진행하였다. 또한 기존 휠체어 바퀴에 적용 가능하도록 구동부의 설계를 진행하였고, 구동부의 수·전동 전환원리 및 작동원리에 대한 메커니즘의 최적화를 진행하였다. 연구내용을 토대로 하나의 선기어와 2개의 유성기어, 하나의 링기어를 갖는 유성기어 형태의 휠체어 감속기 구동부의 최종 설계 및 제작을 진행하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권9호
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• pp.5738-5743
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• 2014

본 논문은 경사 인식을 통한 비평탄 지형에서의 전동 휠체어 제어 알고리즘에 관한 내용이다. 최근 고령자가 인구가 급격하게 증가되고 있으며, 이에 따라 휠체어 사용 인구 또한 급격하게 증가되고 있다. 하지만 대부분의 휠체어는 사용자의 안전성을 확보할 수 있는 어떠한 장치 없이 사용자가 직접 제어하고 있다. 이로 인해 경사로에서는 중력의 영향으로 인한 차량 제어에 어려움을 겪게 된다. 이에 본 논문에서는 차량이 경사지에서 이동할 경우 평지에서 이동하는 것과 유사한 모션제어를 수행할 수 있도록 차량 제어 알고리즘을 제안한다. 이때 다른 센서를 적용하지 않고 사용자의 제어 입력에 대비 차량의 이동 상태를 파악하여 차량이 경사지에 이동하는 과정에서 발생하는 오차를 인식하여 이를 최소화 할 수 있도록 제어기를 구성함으로써 차량이 사용자가 원하는 상태로 제어할 수 있도록 한다. 이러한 경사에 의해 발생하는 오차 및 이에 대한 차량제어에 대해 시뮬레이션을 통해 이를 검증하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권11호
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• pp.5392-5395
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• 2013

환자 및 노약자 이동에 중요한 역할을 하고 있는 수 전동휠체어의 핵심부인 구동부를 새롭게 설계했다. 구동부는 고속모터와 다단기어 치형을 설계적용하고, 굽힘강도와 면압강도를 고려해 큰 추진력을 얻을 수 있도록 성능을 검증하였다. B-Type의 마찰판식 클러치 전자식 브레이크(다판 방식의 무여자 작동형)를 동 축상에 설치해, 큰 토크에도 급격한 제동이 가능하도록 했다. 본 연구에 설계된 다단치차 감속기를 수 전동휠체어 구동장치에 사용하므로서, 소형화, 경량화를 이루고 구동 효율이 기존제품보다 30% 향상된 구동부를 구성할 수 있었으며, 보수 및 관리의 용이성을 함께 추구했다.

• 한국정밀공학회지
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• 제23권2호
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• pp.172-180
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• 2006

Although there existed many types of manual/power hybrid wheelchairs, their use was not widespread because of their inconvenience in converting drive system and in folding frames. To carry a wheelchair in the car or to convert driving methods, some hard work of disassembling or exchanging wheels was required for most of currently available hybrid wheelchairs. In this study, the standard foldable manual wheelchair was reformed to a power wheelchair by installing the newly developed Axial Flux Permanent Magnet(AFPM) type of brush less direct current(BLDC) motor on each rear hub of wheelchair. This wheelchair could be driven by manual or electric power without exchanging. wheels, thus no additional work was needed for carriage or for power conversion. The developed wheelchair was evaluated for durability, stability, maneuverability, cost, and reliability in accordance with the Korean standards. The results indicated that the developed hybrid wheelchair was good enough for commercialization comparing to other imported wheelchairs.

• 한국정밀공학회지
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• 제21권6호
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• pp.179-187
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• 2004

In this study, for a safety assessment of wheelchair occupant in frontal and side impact of wheelchair loaded vehicle, a sled impact test was perfumed. Each test was carried out total 6 times, by using Hybrid III 50th-percentile male dummy in light weight and electric wheelchair. We estimate MC(Motion Criteria), CIC(Combined Injury Criteria), HIC(Head Injury Criteria), HNIC(Head and Neck Injury Criteria) based on measured data. Through this study, we make an assessment of risk analysis of wheelchair occupant and wheelchair. Through this study, safety standard of wheelchair is to be evaluated.

• 디지털콘텐츠학회 논문지
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• 제16권3호
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• pp.355-363
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• 2015

본 논문에서는 ATmega기반의 스마트 제어보드를 이용하여, 지형의 경사로에 따라 실시간으로 전동휠체어의 시트를 제어하는 시스템을 제안한다. 스마트 제어보드에는 자이로 및 가속도 센서와 Tilt센서가 포함되어 있으며, 전동휠체어가 다양한 경사로 지형을 지나갈 때 실시간으로 2개의 센서를 이용하여, 지형을 파악할 수 있도록 구성되었다. 본 논문에서는 정확한 지형을 파악할 수 있도록 자이로 센서와 가속도 센서 기반에 상호보안 필터를 적용하여, 전동휠체어가 이동 중에 출력되는 센서 값의 노이즈를 해결하였다. 이를 기반으로 전동휠체어가 이동시 센서 출력 값의 노이즈로 인하여, 시트가 지속적으로 흔들리지 않고 안정적으로 시트 평행을 유지하는 것을 확인할 수 있다. 본 논문에서는 사용자의 편의를 위해 전동휠체어에 익숙하지 않은 사람들이 쉽게 제어할 수 있도록 스마트 폰 기반의 제어 플랫폼을 제공한다. 스마트 폰의 제어플랫폼은 전동휠체어의 현재 상태를 실시간으로 모니터링 할 수 있으며, 욕창 방지와 관련하여, 시트의 기울기를 임의적으로 제어할 수 있도록 도와준다.

• 재활복지공학회논문지
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• 제8권3호
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• pp.169-175
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• 2014

본 연구에서는 전동휠체어 주행 시, 슬립 현상으로 인해 발생할 수 있는 경로 이탈 및 제어 불능에 대처할 수 있는 슬립 제어기에 관한 연구로 주요기능인 슬립 검출기를 제안하고자 한다. 전동휠체어에서 슬립의 검출은 주행과정에서 전동휠체어와, 모터의 상태를 검출하는 것으로, 이를 위해 6축 IMU 센서와 좌우 모터에 연결되어 있는 엔코더를 통해 산출된 정보를 슬립 검출 알고리즘을 이용하여 슬립율을 산출한다. 이렇게 산출된 슬립 비율은 전동휠체어의 안전성 향상을 위한 제어변수로 사용된다. 본 연구에서 제안한 슬림 검출기 실험 결과 제안된 경로에서의 슬립 현상을 확인 할 수 있었다. 실험 중 최대 슬립 율 검출 구간은 전동휠체어의 선회시 발생하는 것으로 확인 하였다.