• 로봇학회논문지
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• 제18권4호
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• pp.496-504
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• 2023

This paper recognizes the motion intention of the wearer using a muscle stiffness sensor and proposes a control system for a wearable robot based on this. The proposed system recognizes the onset time of the motion using sensor data, determines the assistance mode, and provides assistive torque to the hip flexion/extension motion of the wearer through the generated reference trajectory according to the determined mode. The onset time of motion was detected using the CUSUM algorithm from the muscle stiffness sensor, and by comparing the detection results of the onset time with the EMG sensor and IMU, it verified its applicability as an input device for recognizing the intention of the wearer before motion. In addition, the stability of the proposed method was confirmed by comparing the results detected according to the walking speed of two subjects (1 male and 1 female). Based on these results, the assistance mode (gait assistance mode and muscle strengthening mode) was determined based on the detection results of onset time, and a reference trajectory was generated through cubic spline interpolation according to the determined assistance mode. And, the practicality of the proposed system was also confirmed by applying it to an actual wearable robot.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 2004년도 ICCAS
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• pp.1638-1641
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• 2004

Many walking stands, and assisting tools have been developed for the people with low-limb disability to prevent diseases from bedridden state and to help them walk again. But many of those equipments require user to have some physical strength or balancing ability. In our last research, we developed walking assist system for the people with lower-limb disability. With the system, user can be assisted by actuators, and do not have to worry about falling down. The system adapted the unique closed links structure with four servomotors, three PICs as controller, and four limit switches as HMI (human man interface). We confirmed the adaptability of the system by the experiment. In this research, Muscle Stiffness Sensor was tested as the advanced HMI for walking assist system, and confirmed the adaptability by the experiment. As Muscle Stiffness Sensor can attain the muscle activity, user can interface with any device he want to control. Experimental result with Muscle Stiffness sonsor showed that user could easily control the walking assist system as his will, just by changing his muscle strength.

• Journal of Oral Medicine and Pain
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• 제34권3호
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• pp.317-324
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• 2009

저작근장애 환자의 근육 평가를 위해 촉진과 압력통각역치가 주로 이용되어 왔으나, 본 연구는 근육의 경도와 탄성도을 정량적으로 측정할 수 있는 촉각센서를 이용하여 저작근을 평가하고, 저작근장애가 안면표정근에 영향을 미칠 수 있는지 조사하고자 하였다. 연구 대상은 단국대학교 치과병원 구강내과를 내원한 환자 중 편측 교근에 통증과 압통이 있는 저작근장애 환자 27명으로서 평균연령 $36.4{\pm}13.8$세였다. 근통 외에 턱관절의 이상이나 다른 통증 질환을 함께 가진 환자는 제외하였다. 촉각센서는 Venustron(Axiom Co., JAPAN)을 사용하여 전측두근, 교근, 전두근, 하안륜근, 대관골근, 상하구륜근, 이근에 대한 경도와 탄성도를 측정하였다. 이환측과 비이환측의 근육 경도와 탄성도를 비교하였으며 진단에 따라 국소근동통군과 근막동통군으로 분류하여 비교하였고, 6개월을 기준으로 급성군과 만성군으로 나누어 비교하였다. 편측 저작근장애가 있는 환자의 이환측과 비이환측을 비교했을 때 이환측의 교근과 대관골근에서 근육 경도가 유의성 있게 증가하였고 탄성도는 유의성 있게 감소하였다(p<0.05). 급성군과 만성군, 국소근동통군과 근막동통군 사이에는 유의한 차이없이 이환측 교근과 대관골근에서 경도가 증가하고 탄성도는 감소하였다. 이상의 결과는 교근에 발생한 저작근통은 교근 뿐아니라 안면표정근인 대관골근의 탄성도과 경도에도 영향을 줄 수 있음을 보여준다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제33권3호
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• pp.128-134
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• 2012

Currently, high-intensity laser therapy (HILT) is increasingly used in various muscle disorders like muscle tension. Our proposed study includes the development of the real-time monitoring system using a myotonometer for HILT. The developed system consists of a piezoelectric sensor and laser distance sensor for muscle stiffness monitoring during the treatments. The results demonstrated that the level of muscle tension was rapidly decreased after 3 minutes of the high-intensity laser treatment when compared to the control group. The combined HILT and realtime muscle tension monitoring system may help to evaluate the therapeutic procedure and efficient treatments for various muscle pains.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 2002년도 ICCAS
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• pp.77.5-77
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• 2002

A mechanical device was developed for assisting the grasping function of a person whose fingers suffered cervical injury and thus are unable to grasp. This device is composed of a mechanical glove put on the user's hand and a muscle sensor to measure the activity of his or her muscle. The mechanical glove consists of a finger frame, a base and an air cylinder mounted on the base. With the kinematics carefully designed, the finger frame can achieve the grasping motion under the actuation of the air cylinder. For controlling this motion, an innovative sensor was developed to detect the user's motion intention. The sensor measures the change of the muscle stiffness...

• 로봇학회논문지
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• 제5권1호
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• pp.48-54
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• 2010

Ankle-foot orthosis with a pneumatic rubber actuator, which is intended for the assistance and the enhancement of ankle muscular activities was developed. In this study, the effectiveness of the system was investigated during plantarflexion motion of ankle joint. To find a effectiveness of the system, the subjects performed maximal voluntary isokinetic plantarflexion contraction on a Biodex-dynamometer. Plantarfexion torque of the ankle joint is assisted by subject's soleus muscle that is generated when ankle joint do plantarflexion motion. We used the muscular stiffness signal of a soleus muscle for feedback control of ankle-foot orthosis as physiological signal. For measurement of this signal, we made the muscular stiffness force sensor. We compared a muscular stiffness force of a soleus muscle between with feedback control and without it and a maximal plantarflexion torque between not wearing a ankle-foot orthosis, without feedback control wearing it and with feedback control wearing it in each ten elderly adults. The experimental result showed that a muscular stiffness force of a soleus muscle with feedback control was reduced and plantarflexion torque of an ankle joint only wearing ankle-foot orthosis was reduced but a plantarflexion torque with feedback control was increased. The amount of a increasing with feedback control is more higher than the amount of a decreasing only wearing it. Therefore, we confirmed the effectiveness of the developed ankle-foot orthosis with feedback control.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권12호
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• pp.1521-1527
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• 2013

본 논문에서는 마스터 조정자인 인간의 근육강도과 관절변위를 측정하여 슬레이브장치가 외부환경에 맞는 작업능력을 발휘할 수 있는 마스터/슬레이브 원격조정시스템을 제안한다. 외골격형 기구부와 경량의 관성센서를 사용하여 마스터 착용자의 편리성을 높였으며 인간의 근육과 동일한 운동특성을 가진 공압인공근육으로 슬레이브 기구장치를 구성하여 운동의 모사능력을 향상시켰다. 실험을 통해서 단순히 마스터의 위치정보만 전달하는 원격조정에 비해서 제안된 마스터는 인간 조정자가 근력의 세기를 조절함으로써 슬레이브에 작용하는 가반하중의 변화에 관계없이 균일한 제어성능을 가질 수 있었다.

• 대한인간공학회지
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• 제29권3호
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• pp.357-364
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• 2010

This study proposes a lower-limb exoskeleton system that is controlled by a wearer's muscle activity. This system is designed by following procedure. First, analyze the muscle activation patterns of human leg while walking. Second, select the adequate actuator to support the human walking based on calculation of required force of knee joint for step walking. Third, unit type knee and ankle orthotics are integrated with selected actuator. Finally, using this knee-assistive system (KAS) and developed muscle stiffness sensors (MSS), the muscle activity pattern of the subject is analyzed while he is walking on the stair. This study proposes an operating algorithm of KAS based on command signal of MSS which is generated by motion intent of human. A healthy and normal subject walked while wearing the developed powered-knee exoskeleton on his/her knees, and measured effectively assisted plantar flexor strength of the subject's knees and those neighboring muscles. Finally, capabilities and feasibility of the KAS are evaluated by testing the adapted motor pattern and the EMG signal variance while walking with exoskeleton. These results shows that developed exoskeleton which controlled by muscle activity could help human's walking acceptably.

• Journal of Oral Medicine and Pain
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• 제32권4호
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• pp.421-429
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• 2007

최근 tactile sensor 를 사용하여 근육의 경도와 탄성도를 조사하는 방법이 저작근의 새로운 평가방법으로 제시되고 있다. 본 연구의 목적은 촉각센서를 이용하여 일정시간 껌씹기를 시행전, 중, 후의 저작근의 경도와 탄성도를 조사하여 향후 턱관절 장애 환자의 저작근 평가를 위한 기초자료를 확보하는 데 있다. 건강한 성인 8명을 대상으로 양측 전측두근(anterior temporalis), 하교근(inferior masseter)의 경도와 탄성도를 촉각센서 (Venustron II, Axion Co., Japan)를 이용하여 다음과 같이 측정하였다. 피검자들을 unit-chair에 바로 앉힌 상태에서 양측 교근 및 측두근 부위를 촉진을 통해 전 측두근(temporalis anterior), 하 교근(masseter inferior) 두 부위를 펜으로 표시하였다. 실험의 재현성을 위하여 투명한 종이에 ala-tragus line을 표시한 후 두 부위를 투명종이 위에 표시하였다. 편안한 상태에서 촉각센서를 사용하여 양측 하 교근 및 전 측두근의 경도와 탄성도를 측정한 후, 껌(Excellent Breath, Taiyo Co., Japan)을 양측으로 씹게 하여 1초당 2회의 속도로 씹게 하였다. 껌을 40분동안 저작하는 동안 10분, 20분, 30분, 40분에 양측 하 교근 및 전 측두근의 경도와 탄성도를 측정하였다. 그 후 껌을 뱉게 하고 하악의 안정위 상태에서 10분, 20분, 30분, 40분 후 양측하 교근 및 전 측두근의 경도와 탄성도를 각각 측정하였다. 측정치들을 반복측정 이원분산분석과 다중비교를 통하여 비교하였다. 실험결과 측두근과 교근을 비교 시 탄성도, 경도 모두 교근의 변화가 유의하게 크다. 또한 저작하면 서서히 경도는 증가하며 탄성도는 반대로 감소한다. 탄성도 및 경도는 저작 시 신속히 증가하나 저작 종료 후에는 탄성도만 신속히 회복되나 경도는 약 10분 이상의 일정시간이 지나야 회복된다. 이상의 결과들을 보아 임상적으로 좀 더 다양한 연구와 기초자료가 확보된다면, 저작근의 근육 상태를 평가하는데, 근육의 탄성도와 경도를 조사하는 tactile sensor system은 유익한 기기로서 활용될 수 있을 것이다.

• Journal of Oral Medicine and Pain
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• 제30권3호
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• pp.337-344
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• 2005

악골과 구강은 피부, 근육, 입술, 뺨, 치은, 혀, 점막 등의 다양한 연조직으로 구성되어 있으며, 악구강계의 정상적인 기능을 평가하기 위해서는 각 연조직의 특성을 이해하는 것이 중요하다. 또한 각 조직의 질병 이환 여부와 치료 전후의 상태를 평가, 비교하는 것도 중요하므로 이를 평가하기 위한 다양한 연구들이 진행되어 왔다. 특히, 최근에는 촉각센서(tactile sensor)라는 새로운 기기가 개발되면서 연조직의 탄성 및 경도와 관련된 특성을 밝히려는 시도가 이루어지고 있다. 이 연구의 목적은 구강안면동통과 관련성이 높은 측두근, 교근 및 승모근의 근육상태를 촉각센서를 이용하여 평가함에 있어 먼저 술자간, 술자내 신뢰도를 조사하고자 하였다. 건강한 성인 남자 5명의 좌우측 전측두근, 교근 및 상부승모근의 경도와 탄성을 촉각센서(Venustron II, Axiom Co., Japan)를 이용하여 측정하였다. 각 근육당 표본수는 10개였다. 피검자를 의자에 바로 앉힌 다음, 피검자의 안면피부에 촉각센서의 probe를 각 근육에 수직되게 위치시켜 근육의 경도와 탄성을 측정하였다. 교근과 전측두근은 수축시 최대풍융부를 촉진하여 펜으로 표시하고 치아가 가볍게 닿게 한 안정 상태에서 센서의 probe를 근육의 최대풍융부에 수직으로 motor-drive를 이용하여 눌러서 측정하였다. 승모근은 상부를 촉진하여 표시한 다음, 동일한 방법으로 측정하였다. 피검자에 대하여 같은 날 2명의 술자가 각각 근육의 경도와 탄성의 변화를 측정하여 술자간 신뢰도 조사하였고, 2일 뒤 다시 한번 측정하여 술자내 신뢰도를 조사하였으며 통계분석에는 Correlation coefficient 및 Paired t-test를 이용하였다. 실험결과, 전측두근, 교근 및 상부승모근의 경도와 탄성에 대한 두 검사자의 평균값은 유의한 차이를 보이지 않았으며 서로 높은 상관관계를 보여주었다. 또한 한 검사자가 2일의 간격을 두고 시행한 두 번의 검사에서도 두 검사간 평균값은 유의한 차이를 보이지 않았으며 서로 높은 상관관계를 보여주었다. 즉, 촉각센서를 사용한 교근과 전측두근 및 상부승모근의 경도와 탄성의 평가는 높은 술자간, 술자내 신뢰도를 보여주었으며, 두경부 근육을 정량적으로 평가할 수 있는 재현성 높고 효과적인 검사법이라고 할 수 있다.