석사학위 논문 (2007년 2월 숭실대학교 대학원 기계공학과 장 민 석, 지도교수 김 진 오)
보행 재활 보조기의 동역학적 특성 해석 및 구동부 개선
Dynamic Analysis and Drive Improvement of Rehabilitation Gait Orthosis
[국문초록]
본 논문은 보행 재활 보조기의 동역학적 특성을 파악하고, 구동부를 개선하는 방법을 연구한 결과이다. 보행 재활 보조기는 정상 보행 패턴을 최대한 추종하고 저가이며 무게가 가벼워야 하나, 기존의 보행 재활 보조기는 그렇지 못하다. 따라서 본 연구에서는 보행 재활 보조기가 정상 보행 패턴을 추종하는 데 필요한, 정상 보행 시의 동역학적 특성을 파악하였다. 또한, 보행 재활 보조기의 가격과 무게의 대다수를 차지하는 구동부를 개선하기 위하여, 토크를 저감하는 방법을 고안하였다.
우선, 인체를 분절모델로 이상화 한 후 이론적 해석을 수행하여, 정상 보행 시의 동역학적 특성을 파악하였다. 따라서 적절한 시뮬레이션 모델을 생성한 후, 정상 보행에 대해 시뮬레이션을 수행한 뒤, 이론적 해석 결과와 비교하여 시뮬레이션 모델의 타당성을 확인하였다.
보행 재활 보조기의 구동부 개선을 위하여 관절에 완충장치(스프링)를 설치하는 방법, 보행 속도를 저감시키는 방법, 보행 패턴을 변화시키는 방법을 제안하였다. 이론적 해석과 시뮬레이션을 통하여, 제안된 방법이 적용된 보행 재활 보조기의 동역학적 특성을 파악하였다. 공학용 레고 세트로 하체 모델을 제작하고 실험하여 시뮬레이션을 검증하였다.
[목 차]
1. 서 론
2. 보행 인체 관절의 동역학적 특성
2.1 이론적 해석
2.2 시뮬레이션
3. 보행 재활 보조기의 동역학적 설계
3.1 관절 토크 저감 방법
3.2 실험
4. 결 론