• International journal of advanced smart convergence
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• 제9권3호
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• pp.199-206
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• 2020

A wheelchair is an essential rehabilitation assistant device for the movement of paraplegia patients and generally paralyzed patients who cannot walk normally. In particular, the applicability of the manual/motorized wheelchair is gradually increasing. Until now, decelerators using belt, chain and worm gears, etc have been widely used. However, a decelerator takes a large space although it is a simple device and thus is not ideal for the driving part of manual/motorized wheelchair. For these reasons, in this study we developed a driving part producing a large driving force through a decelerator using planetary gears rather than conventional worm gear-based decelerator. We designed the tooth profile of the planetary gears for decelerator using Kisssoft program, In addition, we designed the driving part so as to apply it to the wheels of conventional wheelchairs, and then optimized the mechanism for the principles of manual/motorized transposition of the driving part and the operational principles. Based on the results of this study, we finally designed and manufactured a driving part for wheelchair decelerator in the form of planetary gears with 1 sun gear, 2 planetary gears and 1 ring gear.

• Journal of Power Electronics
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• 제16권2호
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• pp.798-804
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• 2016

This paper proposes a new operation and control strategy for Power-Assisted Wheelchairs (PAW) using one brushless DC (BLDC) motor. The conventional electrical wheelchairs are too heavy and large for one person to move because they have two electric motor wheels. On the other hand, the proposed PAW system has a small volume and is easy to move due to the presence of a single wheel motor. Unlike the conventional electric wheelchairs, this structure for a PAW does not have a control joystick to reduce its weight and volume. To control the wheelchair without a joystick, a special control system and algorithm are needed for proper operation of the wheelchair. In the proposed PAW system uses only one sensor to detect the acceleration and direction of PAW's movement. By using this sensor, speed control can be achieved. With a speed control system, there are three kinds of operations that can be done on the speed of a PAW: the increment of PAW speed by summing external force, the decrement of PAW speed by subtracting external force, and emergency breaking by evaluating the time duration of external force. The validity of the proposed algorithm is verified through experimental results.

• 문화기술의 융합
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• 제9권2호
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• pp.525-531
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• 2023

초고령사회에 접어 들고 있는 한국은 자립 보행이 어려운 노인 환자의 급증이 예상되며 보행 장애인의 삶의 질 향상을 위하여 다양한 기능의 휠체어 제품의 개발이 필요하다. 최근 수동 휠체어에 장착하여 추진 동력을 제공하는 휠체어 동력 보조 장치가 개발되어 국내 및 세계 시장에 진출하고 있다. 본 연구에서는 한국, 미국, 유럽에서 휠체어 동력 보조장치 제품들이 의료기기 인증을 받는 과정을 비교 분석하였다. 한국은 2등급 의료기기 인증과정이 2021년 개발되었으며, 미국 FDA에서는 기존의 전동휠체어와 같은 Class 2에 해당하여 510k 인증과정을 통과해야 한다. 유럽의 경우에는 특이하게 Class I으로 규정되어 상대적으로 쉬운 자가적합선언을 통하여 CE 마크를 부착할 수 있다. 유럽의 새로운 의료기기 규정인 MDR인증의 어려움을 겪고 있는 한국의 의료기기산업계에서는 상대적으로 쉬운 휠체어 동력보조장치 제품의 세계 시장 진출에 관심을 가져야 할 것이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권11호
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• pp.851-860
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• 2020

인구 고령화와 건강 복지에 대한 사회적 관심이 높아지면서 재활복지기를 포함한 실버 및 헬스케어 산업과 관련한 연구들이 활발하게 진행되고 있다. 본 연구에서는 기존에 1차적으로 설계·제작되었던 이·승강 전동휠체어를 사용자 측면에서 보다 더 안전성과 편의성을 갖도록 개선하고자 하였다. 사용자 체형을 고려한 헤드레스트 높이조절 기능의 시트 디자인, 사용성 증대를 위한 암레스트의 길이조절 및 95° 회전 기능, 사용자 탑승 편의성을 위한 바닥까지의 시트하강 및 운행 시 승강할 수 있는 기능, 캐스터 회전반경 및 안전성 증대를 위한 발판 추가 및 풋레스트 길이 조절 기능, 승·하강 시 흔들림 방지를 위한 프레임 및 승·하강 링크 설계 등을 개선시켰다. 또한 안전주행을 위한 컨트롤러 및 드라이브 부문과 사용자 편의성 측면의 기능들을 추가적으로 설계·제작하였다. 추가 기능을 보완하여 제작된 실내 전동휠체어의 동작 상태를 평가하기 위해 구동 실험을 수행하였다. 연속 주행시간, 회전반경, 승·하강 최대 하중, 최대 승강 높이, 소음레벨, 운행 보조센서 센싱 최소거리, 서버 및 앱 프로그램 상호연동 및 기기호환성, 듀티 사이클 최대 오차율의 성능실험을 수행하였다. 실험 결과, 더 개선하여 설계·제작한 전동휠체어는 시험 목표 값을 달성하였으며, 성공적으로 동작하는 것을 확인할 수 있었다. 향후 연구로는 개선하여 제작된 이·승강 전동휠체어에 대해 사용자 측면에서의 사용성 평가를 수행할 것이다.

• 한국정밀공학회지
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• 제32권5호
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• pp.491-496
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• 2015

Electric handbike can be easily detachable to various sizes of manual wheelchair and the elderly and people with disabilities can use them easily. Therefore, connectors used for coupling between the handbike and manual wheelchair must secure structural stability for occupant safety. However, related research is rare. The aim of this study is to find the connector with highly structural stability by comparing static and dynamic mechanical characteristics among three typical connectors(a snatch lock, a slide latch, and a fastener) by computational simulations. To perform static and dynamic simulation, we referred to durability test based on Korean Standards and then calculated mechanical stresses in connectors. The results showed that the snatch lock addressed the lowest von-mises stress under the same mechanical condition. Therefore when using the combination of a handbike and a wheelchair, we concluded that the snatch lock is considered as the structurally stable connector to structural stability and usability.

• 대한의용생체공학회:학술대회논문집
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• 대한의용생체공학회 1994년도 춘계학술대회
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• pp.92-95
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• 1994

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.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제11권12호
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• pp.5878-5904
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• 2017

This paper proposes a novel intelligent wheelchair vehicle system that enables upper limb exercises, lower limb standing exercises and rehabilitation training in a daily life. The proposed system, which can be used to prevent at least the degeneration of body movements and further atrophy of musculoskeletal system functions, considers the characteristics and mobility of the old and the disabled. Its main purpose is to help the old and the disabled perform their daily activities as much as they can, minimizing the extent of secondary disabilities. In other words, the system will provide the old and the disabled with regular and quantitative rehabilitation exercises and diagnosis using the wheelchair-based upper/lower limb rehabilitation vehicle system and then verify their effectiveness. The system comprises an electric wheelchair, a biometric module to identify individual characteristics, and an upper/lower limb rehabilitation vehicle. In this paper the design and configuration of the developed vehicle is described, and its operation method is presented. Moreover, to verify the tracking performance of the proposed system, dangerous situations according to biosignal changes occurring during the rehabilitation exercise of a non-disabled examinee are analyzed and the performance of the upper/lower limb rehabilitation exercise function depending on muscle strength is evaluated through a neural network algorithm.

• 재활복지공학회논문지
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• 제9권4호
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• pp.257-263
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• 2015

본 연구의 목적은 노인환자들을 대상으로 기본 정보, 휠체어 사용 시 문제점, 휠체어 사용 만족도와 관련된 사용실태 및 요구사항을 조사하여 노인 환자의 휠체어 사용 시 문제점과 어려움을 파악하고, 결과를 토대로 노인 환자의 올바른 휠체어 사용을 위한 대안을 제시하고자 함이었다. 설문지를 통해 조사를 실시하였으며, 설문지는 구현모 등(2005)이 개발한 장애인 휠체어 사용에 대한 설문지와 Quebec User Evaluation of Satisfaction with assistive Technology 2.0을 수정, 보완하여 구성하였다. 150부의 설문지 중 120부를 회수하였으며, 이 중 1부를 제외한 119부에 대한 빈도분석을 실시하였다. 분석 결과 신체적 손상에서 관절통증을 호소하는 경우가 가장 많았고 휠체어 사용 시 불편함을 느끼는 부위는 허리, 골반 부위가 경우가 많았으며, 휠체어 사용 시 불편함을 느끼는 상황은 경사 이동 시 불편함을 느끼는 경우가 가장 많았다. 대상자의 휠체어 사용 만족도는 다양한 면에서 사용자들이 '보통'으로 응답했다. 휠체어 조작 능력에서는 수동휠체어의 경우 공통적으로 휠리, 층 오르고 내리기, 턱 통과하기에서 어려움을 느끼고 있었으며, 전통휠체어의 경우 틸트와 디클라인 사용, 모터 분리와 조립, 배터리와 충전기 사용에 어려움을 느끼고 있었다. 이러한 분석 결과를 바탕으로 노인환자의 관절 통증을 줄이고 허리와 골반 부위의 불편함을 줄일 수 있고 경사 이동 시 수월한 휠체어의 디자인 및 외형을 갖출 필요가 있다는 것을 알 수 있다. 추후 휠체어 사용 시 노인 환자들이 느끼는 불편함을 줄이고 만족도를 높일 수 있도록 정기적인 실태조사가 필요할 것으로 생각된다.

• 한국정밀공학회지
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• 제28권8호
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• pp.992-999
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• 2011

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.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2002년도 하계종합학술대회 논문집(5)
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• pp.261-264
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• 2002

In this study, we used a 16-bit microprocessor, 80C196KC for a control part in order to develop a multi-functional wheel-chair system, and implemented a joy-stick to control this system. For the complete system, we used a commercial electromotive wheelchair as a basic plant, and applied an encoder to get the rotating number of the motor to transfer data to the MCU to control the motor. We used PWM (Pulse Width Modulation) method to control the wheel-chair motor where a H-bridge circuit was configured. We used the fuzzy control algorithm for the operation of DC motor, which was attached to the electromotive wheelchair and manipulated following the change of the joystick position while a user was controlling the joystick. He also could control the speed and direction of DC motor as well as control position information.