KR102366227B1 - Powered Prosthesis and Control Method of Powered Prosthesis for Detecting Impact and Estimating walking durability - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전동형 의족 및 전동형 의족의 충격 감지와 보행 지속여부를 판별하는 제어 방법에 관한 것이다. 본 방법은 보행시, 복수의 센서들 중 적어도 하나로부터 측정된 값을 통해 보행 단계를 구분하는 단계, 보행시, 복수의 센서들 중 적어도 다른 하나로부터 측정된 값을 통해 획득된 센싱값과 구분된 보행 단계에 매칭시켜 기설정된 설정값을 비교하는 단계 및 비교하는 단계에서 센싱값과 설정값의 차이가 기준값 이상인 경우, 획득된 센싱값과 임계값을 비교하여 의족의 동작을 제어하는 단계를 포함할 수 있다. The present invention relates to an electric prosthesis and a control method for detecting an impact of an electric prosthesis and determining whether to continue walking. The method includes the steps of distinguishing the walking phase through values measured from at least one of a plurality of sensors during walking, Comparing a preset set value by matching the walking step, and when the difference between the sensed value and the set value in the comparing step is equal to or greater than the reference value, comparing the obtained sensed value with a threshold value to control the operation of the prosthetic leg can

Description

전동형 의족 및 전동형 의족의 충격 감지와 보행 지속여부를 판별하는 제어 방법{Powered Prosthesis and Control Method of Powered Prosthesis for Detecting Impact and Estimating walking durability}Powered Prosthesis and Control Method of Powered Prosthesis for Detecting Impact and Estimating walking durability

본 발명은 전동형 의족 및 전동형 의족의 충격 감지와 보행 지속여부를 판별하는 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무릎의 각도 값 및 의족의 움직임의 가속도 값의 분석을 통한 전동형 의족 및 전동형 의족의 충격 감지와 보행 지속여부를 판별하는 제어 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an electric prosthesis and a control method for detecting the impact of an electric prosthesis and determining whether to continue walking, and more particularly, to an electric prosthesis and electric prosthesis through analysis of knee angle values and acceleration values of the movement of the prosthesis. It relates to a control method for detecting the impact of a prosthetic leg and determining whether to continue walking.

본 발명은 당뇨병성 족부질환 및 불의의 사고로 인하여, 신체절단을 하게 되는 환자들이 발생되며, 이환자들은 정상적인 사회생활을 하기위하여, 환부에 적합한 의료 보조기가 필요하게 된다.According to the present invention, patients who are amputated due to diabetic foot disease and an accidental accident occur, and these patients need a medical aid suitable for the affected part in order to lead a normal social life.

이들은 각각의 환부에 맞는 의족을 필요로 하게 되며, 한번 제작된 보조기의 경우 3-5년 동안 자신의 체일부와 같은 역할을 하게 된다. 또한 취침시간을 제외한 하루 16시간 정도 의족을 착용하며, 개인의 신체하중을 편심이지지 않도록 분산 시켜 주어야 한다. They will need a prosthetic leg suitable for each affected part, and once the orthosis is manufactured, it will function like its own body part for 3-5 years. In addition, the prosthetic leg should be worn for about 16 hours a day excluding bedtime, and the individual body load should be distributed so that it does not become eccentric.

의족은 기계식형, 유압식형, 인공지능형으로 구분되는데, 현재 상용화 된 의족 제품군 중 보행의 자연스러움을 위해 유압식형, 인공지능형 의족의 사용비율이 높다.Prosthetic legs are divided into mechanical, hydraulic, and artificial intelligence types. Among the currently commercialized prosthetic leg products, the use of hydraulic and artificial intelligence types is high for natural walking.

그러나 기존의 유압제어방식 보다 모터제어방식이 위치제어를 함에 있어서 더 정확하며, 모터의 가속 또는 감속 제어시 유압 방식보다 더 정밀하게 구현할 수 있다. However, the motor control method is more accurate in position control than the conventional hydraulic control method, and can be implemented more precisely than the hydraulic method in controlling the acceleration or deceleration of the motor.

[특허문헌 1] 일본공개특허공보 특개평7-31638호. 1995.02.03. 공개.[Patent Document 1] Japanese Patent Laid-Open No. 7-31638. 1995.02.03. open.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 전동형 의족 및 전동형 의족의 충격 감지와 보행 지속여부를 판별하는 제어 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다. The present invention was created to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an electric prosthesis and a control method for detecting the impact of the electric prosthesis and determining whether to continue walking.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다. Objects of the present invention are not limited to the objects mentioned above, and other objects not mentioned will be clearly understood from the description below.

상기한 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동형 의족의 충격 감지와 보행 지속여부를 판별하는 제어 방법이 개시된다. 상기 방법은 보행시, 복수의 센서들 중 적어도 하나로부터 측정된 값을 통해 보행 단계를 구분하는 단계, 보행시, 복수의 센서들 중 적어도 다른 하나로부터 측정된 값을 통해 획득된 센싱값과 구분된 보행 단계에 매칭시켜 기설정된 설정값을 비교하는 단계 및 비교하는 단계에서 센싱값과 설정값의 차이가 기준값 이상인 경우, 획득된 센싱값과 임계값을 비교하여 의족의 동작을 제어하는 단계를 포함할 수 있다. In order to achieve the above objects, a control method for detecting the impact of an electric prosthetic leg and determining whether to continue walking according to an embodiment of the present invention is disclosed. The method includes the steps of distinguishing the walking phase through a value measured from at least one of a plurality of sensors during walking, Comparing a preset set value by matching the walking step, and when the difference between the sensed value and the set value in the comparing step is equal to or greater than the reference value, comparing the obtained sensed value with a threshold value to control the operation of the prosthetic leg can

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 보행 단계를 구분하는 단계는 복수의 센서들 중 적어도 하나로부터 센싱값을 수신하는 단계, 수신된 센싱값으로부터 무릎의 굽힘 각도를 연산하는 단계 및 연산된 무릎의 굽힘 각도의 변화에 따라 보행 단계를 구분하는 단계를 포함할 수 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, the step of distinguishing the step of walking is receiving a sensing value from at least one of a plurality of sensors, calculating a bending angle of the knee from the received sensing value, and the calculated knee It may include the step of classifying the gait phase according to the change in the bending angle of the.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 비교하는 단계는 복수의 센서들 중 하나로부터 획득된 보행시 무릎의 변위 각도의 가속도값과 보행 단계별로 기설정된 보행시 무릎의 변위 각도의 가속도값을 비교하는 단계일 수 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, in the comparing step, the acceleration value of the knee displacement angle during walking obtained from one of the plurality of sensors and the acceleration value of the knee displacement angle during walking preset for each step of walking are compared. It may be a step to

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어하는 단계에서, 임계값은 보행을 방해하는 장애물과 충돌시 보행의 계속 여부를 결정하기 위해 기설정된 임계가속도 값일 수 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, in the controlling step, the threshold value may be a preset threshold acceleration value to determine whether to continue walking in the event of a collision with an obstacle impeding walking.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어하는 단계에서, 기준값은 정상보행이라고 판단 가능한 가속도 값의 범위에 따라서 기설정된 값일 수 있다. Also, according to an embodiment of the present invention, in the controlling step, the reference value may be a preset value according to a range of acceleration values that can be determined as normal walking.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전동형 의족은 복수의 센서들 및 복수의 센서들 중 적어도 하나로부터 측정된 값을 통해 보행 단계를 구분하고, 구분된 보행 단계에 매칭시켜 기설정된 설정값과 복수의 센서들 중 다른 적어도 하나로부터 측정된 센싱값을 비교하여 센싱값과 설정값의 차이가 기준값 이상인 경우, 측정된 센싱값과 임계값을 비교하여 의족의 동작을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, the electric prosthetic leg distinguishes a gait phase through a plurality of sensors and a value measured from at least one of the plurality of sensors, and sets a preset setting by matching the divided gait phase Comparing the value and the sensed value measured from at least one other of the plurality of sensors, if the difference between the sensed value and the set value is equal to or greater than the reference value, a control unit for controlling the operation of the prosthetic leg by comparing the measured sensed value with the threshold value can

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어부는 복수의 센서들 중 적어도 하나로부터 센싱값을 수신하고, 수신된 센싱값으로부터 무릎의 굽힘 각도를 연산하고, 연산된 무릎의 굽힘 각도의 변화에 따라 보행 단계를 구분할 수 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, the control unit receives a sensing value from at least one of a plurality of sensors, calculates a bending angle of the knee from the received sensing value, and according to a change in the calculated knee bending angle The gait phases can be distinguished.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어부는 복수의 센서들 중 하나로부터 획득된 보행시 무릎의 변위 각도의 가속도값과 보행 단계별로 기설정된 보행시 무릎의 변위 각도의 가속도값을 비교할 수 있다. Further, according to an embodiment of the present invention, the controller may compare the acceleration value of the knee displacement angle during walking obtained from one of the plurality of sensors with the acceleration value of the knee displacement angle during walking preset for each step of walking. .

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 임계값은 보행을 방해하는 장애물과 충돌시 보행의 계속 여부를 결정하기 위해 기설정된 임계가속도 값일 수 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, the threshold value may be a threshold acceleration value set in advance to determine whether to continue walking when a collision with an obstacle impeding walking.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 기준값은 정상보행이라고 판단가능한 가속도 값의 범위에 따라서 기설정된 값일 수 있다. Also, according to an embodiment of the present invention, the reference value may be a preset value according to a range of acceleration values that can be determined to be normal walking.

상기한 목적들을 달성하기 위한 구체적인 사항들은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술될 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. Specific details for achieving the above objects will become clear with reference to the embodiments to be described in detail below in conjunction with the accompanying drawings.

그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하, "통상의 기술자")에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해서 제공되는 것이다. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, it may be configured in various different forms, and those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs ( Hereinafter, "a person skilled in the art") is provided to fully inform the scope of the invention.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 의족에 부착된 관성센서를 통해 측정된 가속도 값의 차이를 분석하여 보행을 제어하는 방법을 사용함으로써, 간단한 방법으로 의족을 제어할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the prosthetic leg can be controlled in a simple way by analyzing the difference in the acceleration values measured through the inertial sensor attached to the prosthetic leg to control the gait.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 모터를 이용하여 의족의 움직임을 제어함으로써 보다 정밀하고, 정확하게 제어할 수 있다. Further, according to an embodiment of the present invention, by controlling the movement of the prosthetic leg using a motor, it is possible to more precisely and accurately control the movement.

본 발명의 효과들은 상술된 효과들로 제한되지 않으며, 본 발명의 기술적 특징들에 의하여 기대되는 잠정적인 효과들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다. Effects of the present invention are not limited to the above-described effects, and potential effects expected by the technical features of the present invention will be clearly understood from the following description.

상기 언급된 본 발명 내용의 특징들이 상세하게, 보다 구체화된 설명으로, 이하의 실시예들을 참조하여 이해될 수 있도록, 실시예들 중 일부는 첨부되는 도면에서 도시된다. 또한, 도면과의 유사한 참조번호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하는 것으로 의도된다. 그러나 첨부된 도면들은 단지 본 발명 내용의 특정한 전형적인 실시예들만을 도시하는 것일 뿐, 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 고려되지는 않으며, 동일한 효과를 갖는 다른 실시예들이 충분히 인식될 수 있다는 점을 유의하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동형 의족의 보행 제어 방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동형 의족의 블록도를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무릎의 굽힘 각도를 측정하는 엔코더를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가속도 값의 측정 원리도를 도시한 도면이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS So that the above-mentioned features of the present invention may be understood with reference to the following examples in detail, in a more specific description, some of the embodiments are shown in the accompanying drawings. Also, like reference numerals in the drawings are intended to refer to the same or similar functions throughout the various aspects. However, it should be noted that the accompanying drawings only show certain typical embodiments of the present invention and are not to be considered limiting of the scope of the present invention, and other embodiments having the same effect may be sufficiently recognized. do it
1 is a flowchart of a gait control method of an electric prosthetic leg according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating a block diagram of an electric prosthetic leg according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a view showing an encoder for measuring the bending angle of the knee according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a measurement principle diagram of an acceleration value according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고, 여러 가지 실시예들을 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세히 설명하고자 한다. Since the present invention can have various changes and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail.

청구범위에 개시된 발명의 다양한 특징들은 도면 및 상세한 설명을 고려하여 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 명세서에 개시된 장치, 방법, 제법 및 다양한 실시예들은 예시를 위해서 제공되는 것이다. 개시된 구조 및 기능상의 특징들은 통상의 기술자로 하여금 다양한 실시예들을 구체적으로 실시할 수 있도록 하기 위한 것이고, 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다. 개시된 용어 및 문장들은 개시된 발명의 다양한 특징들을 이해하기 쉽게 설명하기 위한 것이고, 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다.Various features of the invention disclosed in the claims may be better understood upon consideration of the drawings and detailed description. The apparatus, methods, preparations, and various embodiments disclosed herein are provided for purposes of illustration. The disclosed structural and functional features are intended to enable those skilled in the art to specifically practice the various embodiments, and are not intended to limit the scope of the invention. The disclosed terms and sentences are for the purpose of easy-to-understand descriptions of various features of the disclosed invention, and are not intended to limit the scope of the invention.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known technology may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동형 의족 및 전동형 의족의 충격 감지와 보행 지속여부를 판별하는 제어 방법을 설명한다. Hereinafter, an electric prosthesis and a control method for detecting an impact of an electric prosthesis and determining whether to continue walking according to an embodiment of the present invention will be described.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동형 의족의 보행 제어 방법의 순서도이다. 1 is a flowchart of a gait control method of an electric prosthetic leg according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 전동형 의족의 보행 제어 방법(S100)은 보행시, 복수의 센서들 중 적어도 하나로부터 측정된 값을 통해 보행 단계를 구분하는 단계(S101), 보행시, 복수의 센서들 중 적어도 다른 하나로부터 측정된 값을 통해 획득된 센싱값과 구분된 보행 단계에 매칭시켜 기설정된 설정값을 비교하는 단계(S103) 및 비교하는 단계에서 센싱값과 설정값의 차이가 기준값 이상인 경우, 획득된 센싱값과 임계값을 비교하여 의족의 동작을 제어하는 단계(S105)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1 , the gait control method of the electric prosthetic leg ( S100 ) includes a step ( S101 ) of distinguishing a gait step through a value measured from at least one of a plurality of sensors when walking, a step ( S101 ) of a plurality of sensors during walking. When the difference between the sensed value and the set value is equal to or greater than the reference value in the step (S103) and the step of comparing the preset set value by matching the sensed value obtained through the value measured from at least one other of the separated walking step and the step of comparing, The operation of the prosthetic leg may be controlled by comparing the acquired sensed value with a threshold value (S105).

일 실시예에서, 보행 단계를 구분하는 단계(S101)는 보행시, 복수의 센서들 중 적어도 하나로부터 측정된 값을 통해 보행 단계를 구분하는 단계일 수 있다. In an embodiment, the step of distinguishing the walking phase ( S101 ) may be a step of distinguishing the walking phase through a value measured from at least one of a plurality of sensors during walking.

보다 구체적으로, 슬관절에 부착되어 있으며, 무릎의 각도 값을 측정하는 엔코더를 통해 보행주기 중의 각각의 보행 단계를 구분할 수 있다. 보행 단계를 구분하는 단계(S101)는 복수의 센서들 중 적어도 하나로부터 센싱값을 수신하는 단계, 수신된 센싱값으로부터 무릎의 굽힘 각도를 연산하는 단계 및 연산된 무릎의 굽힘 각도의 변화에 따라 보행 단계를 구분하는 단계를 포함할 수 있다. 보행 단계를 구분하는 단계(S101)는 슬관절에 위치하고 있는 엔코더를 통해 무릎의 굽힘 각도의 센싱값을 수신하고, 수신된 센싱값으로부터 무릎의 굽힘 각도를 연산하여, 연산된 무릎의 굽힙 각도의 변화에 따라 보행 단계를 구분할 수 있다. More specifically, it is possible to distinguish each gait phase during the gait cycle through an encoder that is attached to the knee joint and measures the angle value of the knee. Separating the gait step (S101) includes receiving a sensing value from at least one of a plurality of sensors, calculating a knee bending angle from the received sensing value, and walking according to a change in the calculated knee bending angle It may include a step of separating the steps. The step (S101) of classifying the gait phase receives the sensored value of the knee bending angle through the encoder located in the knee joint, calculates the knee bending angle from the received sensing value, and responds to the calculated knee bending angle change. The gait phase can be classified according to the

여기서, 보행 단계는 입각기와 유각기로 나눌 수 있다. 입각기(stance phase, 디딤기)는 우측 발뒤꿈치 닿기에서부터 우측 발가락 떼기까지의 과정이며 우측 발바닥이 지면에 접촉하여 체중을 지지할 때 일어난다. 유각기(swing phase, 흔듦기)는 우측 발가락 떼기에서부터 다시 우측 발뒤꿈치 닿기까지의 과정이며 우측 발이 공중에 있는 시기로, 다시 지면에 접촉할 때까지 발이 앞으로 전진하게 된다. 유각기는 초기, 중기 및 말기로 구분할 수 있다. Here, the gait phase can be divided into a stance phase and a swing phase. The stance phase (stance phase) is the process from right heel strike to right toe off, and occurs when the right sole touches the ground and supports the weight. The swing phase (swing phase) is the process from taking off the right toe to touching the right heel again. The swing phase can be divided into early, middle and late stages.

보행 단계를 구분하는 단계를 통해 보행주기를 구분하는 이유는 보행주기에 따라 체중심이 다르므로, 체중심에 따라 무릎의 굽힘각도의 기본값이 달라지기 때문이다. The reason for classifying the gait cycle through the step of classifying the gait phase is that the body weight differs according to the gait cycle, and therefore the default value of the knee bending angle varies according to the body weight.

보다 구체적으로, 보행 단계 중 보행 주기는 상기에 언급한 바와 같이, 유각기와 입각기로 구분할 수 있고, 특히, 의족 보행시, 몸의 균형과 관련된 보행주기는 주로 유각기 단계에서 발생할 수 있다. 유각기 중 초기는 체중심이 환측에 존재하고, 중기는 체중심이 건측(정상다리)과 환측 사이에서 불분명한 상태이고, 말기는 체중심이 건측에 존재하고 있기 때문이다. More specifically, the gait cycle in the gait phase can be divided into a swing phase and a stance phase, as mentioned above, and in particular, during prosthetic walking, the gait cycle related to body balance may mainly occur in the swing phase. This is because in the early stage of swing phase, the center of gravity is on the affected side, in the middle stage, the center of gravity is unclear between the healthy side (normal leg) and the affected side, and at the end of the swing phase, the center of gravity exists on the unaffected side.

예를 들어, 보행 단계의 구분은 유각기 중 초기는 체중심이 유족(환측)에 위치하고 있는 상태로, 엔코더를 통해 연산된 유족의 무릎의 굽힘 각도 값이 150도에서 180도로 증가하는 상태인 경우, 중기는 체중심이 건측과 환측 사이에서 불분명한 상태로, 엔코더를 통해 연산된 유족의 무릎의 굽힘 각도 값이 180도인 경우, 말기는 체중심이 건측에 위치하고 있는 상태로, 엔코더를 통해 연산된 유족의 무릎의 굽힘 각도 값이 180도에서 150도로 감소하는 경우로 구분할 수 있다. 상기 예시는 본 개시를 설명하기 위한 예시일 뿐, 본 개시는 이에 제한되지 않는다. For example, the classification of the gait phase is a state in which the center of gravity is located on the survivor (affected side) during the swing phase, and the knee bending angle value of the survivor calculated through the encoder increases from 150 degrees to 180 degrees. In the middle stage, the center of gravity is unclear between the unaffected side and the unaffected side, and when the bending angle of the knee of the survivor calculated through the encoder is 180 degrees, in the late stage, the center of gravity is located on the sound side, and the knee of the survivor calculated through the encoder It can be divided into a case where the bending angle value of is decreased from 180 degrees to 150 degrees. The above example is only an example for describing the present disclosure, and the present disclosure is not limited thereto.

일 실시예에서, 비교하는 단계(S103)는 보행시, 복수의 센서들 중 적어도 다른 하나로부터 측정된 값을 통해 획득된 센싱값과 구분된 보행 단계에 매칭시켜 기설정된 설정값을 비교하는 단계일 수 있다. In one embodiment, the step of comparing (S103) is a step of comparing a preset setting value by matching a sensed value obtained through a value measured from at least another one of a plurality of sensors and a separated walking step during walking can

보다 구체적으로, 비교하는 단계(S103)는 복수의 센서들 중 하나로부터 획득된 보행시 무릎의 변위 각도의 가속도값과 상기 보행 단계별로 기설정된 보행시 무릎의 변위 각도의 속도값을 비교하는 단계일 수 있다. 비교하는 단계(S103)는 무릎 아래쪽 정강이 부분에 위치하고 있는 관성센서를 통해 보행시 무릎의 변위 각도의 가속도 값을 획득하고, 보행 단계별로 기설정된 보행시 무릎의 변위 각도의 가속도 값을 비교하는 단계일 수 있다. More specifically, the comparing step (S103) is a step of comparing the acceleration value of the knee displacement angle during walking obtained from one of the plurality of sensors and the speed value of the knee displacement angle during walking preset for each step of walking. can Comparing step (S103) is a step of acquiring the acceleration value of the knee displacement angle during walking through an inertial sensor located in the shin part below the knee, and comparing the acceleration value of the knee displacement angle during walking step-by-step. can

기설정된 설정값은 평지 보행중 보행주기의 각 단계별로 설정할 수 있다. 보행 단계 중 유각기의 초기 단계의 경우, 무릎의 굽힘 각도 값이 150도에서 180도로 증가하는 상태로, 초기 단계에서 측정한 보행시 무릎의 변위 각도의 가속도 값을, 중기 단계의 경우, 무릎의 굽힘 각도 값이 180도의 상태로, 중기 단계에서 측정한 보행시 무릎의 변위 각도의 가속도 값을, 말기 단계의 경우, 무릎의 굽힘 각도 값이 180도에서 150도로 감소하는 상태로, 말기 단계에서 측정한 보행시 무릎의 변위 각도의 가속도 값을 설정값으로 할 수 있다. The preset setting value may be set for each stage of the gait cycle during walking on flat ground. In the case of the initial stage of swing phase among the gait phase, the knee bending angle value increases from 150 degrees to 180 degrees. When the bending angle value is 180 degrees, the acceleration value of the knee displacement angle measured in the intermediate stage is measured in the terminal stage, with the knee bending angle value decreasing from 180 degrees to 150 degrees in the terminal stage. The acceleration value of the displacement angle of the knee during one walking can be set as the set value.

예를 들어, 보행 단계 중 유각기의 중기 단계에서, 유족 보행시 장애물과 충돌이 발생한 경우 충돌 당시에 측정한 가속도 값을, 중기 단계에서 기설정된 가속도 값과 비교를 하여 기준값을 초과했는지 여부를 판별할 수 있다. 상기 예시는 본 개시를 설명하기 위한 예시일 뿐, 본 개시는 이에 제한되지 않는다. For example, in the middle stage of the swing phase during the gait phase, if a collision with an obstacle occurs during surviving walking, the acceleration value measured at the time of the collision is compared with the acceleration value preset in the intermediate stage to determine whether the reference value has been exceeded. can The above example is only an example for describing the present disclosure, and the present disclosure is not limited thereto.

일 실시예에서, 의족의 동작을 제어하는 단계(S105)는 비교하는 단계에서 센싱값과 설정값의 차이가 기준값 이상인 경우, 획득된 센싱값과 임계값을 비교하여 의족의 동작을 제어하는 단계일 수 있다. 의족의 동작을 제어하는 단계(S105)는 보행주기에 따른 평지에서의 보행 데이터를 미리 설정해놓고, 미리 설정된 보행 데이터와 의족의 보행 신호 데이터를 비교하여 의족의 보행을 제어하는 단계일 수 있다. 즉, 의족을 착용한 상태로 보행 중 장애물과의 충격이 발생하면, 의족의 움직임이 평소 움직임과 차이가 발생하게 된다. 의족에 내장된 관성센서가 충격시의 가속도 값을 측정하여, 미리 설정해놓은 평지에서 보행시 가속도 값과의 비교 분석을 통해 보행을 제어하게 된다. In one embodiment, the step of controlling the operation of the prosthetic leg (S105) is a step of controlling the operation of the prosthetic leg by comparing the obtained sensed value with a threshold value when the difference between the sensed value and the set value is greater than or equal to the reference value in the comparing step can The step of controlling the motion of the prosthetic leg ( S105 ) may be a step of controlling the gait of the prosthetic leg by presetting gait data on flat ground according to the gait cycle and comparing the preset gait data with the gait signal data of the prosthetic leg. That is, when an impact with an obstacle occurs while walking while wearing the prosthetic leg, the motion of the prosthetic leg is different from the normal motion. The inertial sensor built into the prosthetic leg measures the acceleration value at the time of impact and controls the gait through comparative analysis with the acceleration value when walking on a preset flat ground.

보다 구체적으로, 제어하는 단계(S105)에서 기준값은, 정상보행이라고 판단 가능한 가속도 값의 범위에 따라서 기설정된 값일 수 있다. 제어하는 단계(S105)에서 임계값은 보행을 방해하는 장애물과 충돌시 보행의 계속 여부를 결정하기 위해 기설정된 임계가속도 값일 수 있다. 기준값 및 임계값은 의족의 착용자에 따라 다르게 설정되는 값일 수 있다. More specifically, in the controlling step (S105), the reference value may be a preset value according to the range of acceleration values that can be determined to be normal walking. In the controlling step ( S105 ), the threshold value may be a preset threshold acceleration value to determine whether to continue walking in the event of a collision with an obstacle impeding walking. The reference value and the threshold value may be values set differently according to the wearer of the prosthetic leg.

또한, 의족의 동작을 제어하는 단계(S105)는 비교하는 단계에서 센싱값과 설정값의 차이가 기준값 이상인 경우, 의족의 동작을 제어할 필요가 있다. 의족의 동작을 제어하여 착용자의 안전을 유지할 수가 있다. 의족의 동작을 제어하는 단계(S105)는 비교하는 단계에서 센싱값과 설정값의 차이가 기준값 이상인 경우, 추가적으로 보행을 지속할지 또는 보행을 정지할지 여부를 기 설정된 임계값과의 비교를 통해 결정할 수 있다. In addition, in the step of controlling the motion of the prosthetic leg ( S105 ), when the difference between the sensed value and the set value in the comparing step is equal to or greater than a reference value, it is necessary to control the motion of the prosthetic leg. It is possible to maintain the safety of the wearer by controlling the movement of the prosthetic leg. In the step (S105) of controlling the motion of the prosthetic leg, when the difference between the sensed value and the set value in the comparing step is equal to or greater than the reference value, whether to additionally continue walking or stop walking can be determined through comparison with a preset threshold value. there is.

임계값 비교를 통해 측정된 센싱값이 임계값을 초과하는 경우는 장애물과의 충격으로 보행의 지속이 방해된다는 것으로, 보행을 정지할 수 있다. 또한, 임계값 비교를 통해 측정된 센싱값이 임계값 이하인 경우는 장애물과의 충격으로 보행의 지속이 방해되지 않는 정도를 의미하므로 보행을 지속할 수 있다. 또한, 의족의 동작을 제어하는 단계(S105)는 비교하는 단계에서 센싱값과 설정값의 차이가 기준값 미만인 경우, 정상보행이라 판단하여, 보행을 지속할 수 있다. When the sensed value measured through the threshold value comparison exceeds the threshold value, the continuation of the gait is interrupted due to the impact with the obstacle, and the gait may be stopped. In addition, when the sensed value measured through the threshold value comparison is less than or equal to the threshold value, it means the degree to which the continuation of the gait is not disturbed due to the impact with the obstacle, so that the gait can be continued. In addition, in the step of controlling the motion of the prosthetic leg ( S105 ), if the difference between the sensed value and the set value in the comparing step is less than the reference value, it is determined that the walking is normal and the walking can be continued.

또한, 본 발명의 의족의 보행 제어 방법은 의족 보행시 장애물과 충격이 발생하면 측정된 데이터 값에 변화가 발생하고, 그 발생된 변화의 크기의 정도를 분석하여 의족 보행을 제어하는 방법에 관한 것이다. 즉, 장애물과 충격이 크면 가속도 변화 값이 크게 되고, 설정된 임계값을 초과하게 되므로, 이 경우 보행을 정지시키고, 장애물과 충격이 발생했으나, 기설정된 임계값을 초과하지 않은 경우는 보행에 지장이 없다고 판단하여 보행을 지속하는 방법으로 의족 보행을 제어하는 것이다. In addition, the method for controlling gait of a prosthetic leg of the present invention relates to a method of controlling prosthetic gait by analyzing a change in measured data value when an obstacle and an impact occur during prosthetic walking, and analyzing the magnitude of the change. . That is, if the obstacle and the impact are large, the acceleration change value becomes large and exceeds the set threshold. By determining that there is no gait, prosthetic gait is controlled as a method of continuing gait.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동형 의족의 블록도를 도시한 도면이다. 또한, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무릎의 굽힘 각도를 측정하는 엔코더를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가속도 값의 측정 원리도를 도시한 도면이다. 2 is a diagram illustrating a block diagram of an electric prosthetic leg according to an embodiment of the present invention. In addition, FIG. 3 is a diagram illustrating an encoder for measuring a bending angle of a knee according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a diagram illustrating a measurement principle diagram of an acceleration value according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 전동형 의족(200)은 복수의 센서들, 제어부(250), 몸체부(270)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2 , the electric prosthetic leg 200 may include a plurality of sensors, a controller 250 , and a body 270 .

일 실시예에서, 복수의 센서들은 엔코더(210) 및 관성센서(230)를 포함할 수 있다. In an embodiment, the plurality of sensors may include an encoder 210 and an inertial sensor 230 .

보다 구체적으로, 도 3을 참조하면, 엔코더(210)는 의족의 슬관절에 위치하고 있으며, 무릎의 굽힘 정도를 센싱할 수 있다. 무릎의 굽힘 정도를 센싱한 값을 연산하여 무릎의 굽힘 각도를 연산하고, 연산된 무릎의 굽힘 각도의 변화에 따라 보행 단계를 구분할 수 있다. 즉, 엔코더(210)를 통해 측정된 센싱값을 통해 보행 단계를 구분할 수 있다. More specifically, referring to FIG. 3 , the encoder 210 is located at the knee joint of the prosthetic leg, and may sense the degree of bending of the knee. The bending angle of the knee may be calculated by calculating a value sensed by the degree of bending of the knee, and the gait phase may be classified according to the change in the calculated bending angle of the knee. That is, the gait phase may be distinguished through the sensing value measured through the encoder 210 .

또한, 엔코더(210)는 도 3과 같이 증분형 엔코더는 신호가 특정위치 두 곳 사이를 지나는 순서와 속도를 비교하여 파악하나, 본 발명에서 사용하는 엔코더는 더 정밀한 값을 얻기 위해 앱솔루트 엔코더(Absolute encoder)를 사용할 수 있다. 앱솔루트 엔코더(Absolute encoder)는 0~360도의 값이 정해져 있어 전원을 on-off해도 같은 위치를 나타낼 수 있다. 측정한 값의 오류, 변질을 막기 위해 그레이코드(graycode)로 입력되고 이를 계산하기 위해 바이너리(binary)로 변경 해주어야 한다(gray to binary). 증분형 엔코더의 경우 A상과 B상의 입력 순서를 통해 회전 방향을 파악하고 위상 간격으로 회전량을 파악하나, 앱솔루트 엔코더(Absolute encoder)는 내부적으로 값이 정해져 있어 전원이 꺼진 상태에서도 마지막 값이 정해져 있다. 또한, 앱솔루트 엔코더(Absolute encoder)는 각도 변화 시 값의 변질을 막기위해 그레이코드(graycode)로 측정되는 엔코더를 사용할 수 있다. In addition, the encoder 210, as shown in FIG. 3, the incremental encoder compares the order and speed in which the signal passes between two specific positions, but the encoder used in the present invention is an absolute encoder (Absolute) to obtain a more precise value. encoder) can be used. Since the absolute encoder has a value of 0 to 360 degrees, it can indicate the same position even when the power is turned on or off. In order to prevent errors or alteration of the measured value, it is input as graycode, and to calculate it, it must be changed to binary (gray to binary). In the case of incremental encoders, the direction of rotation is determined through the input sequence of phase A and phase B and the amount of rotation is determined by the phase interval. there is. In addition, the absolute encoder may use an encoder measured in graycode to prevent the value from being changed when the angle is changed.

또한, 도 4를 참조하면, 관성센서(230)는 의족의 무릎 아래쪽 정강이 부분에 위치하고 있으며, 보행시 무릎의 변위 각도의 가속도 값을 측정할 수 있다. 보행시 무릎의 변위 각도의 가속도 값을 측정하여 기설정된 가속도 값과의 비교를 하여 기준값 이상인지 여부를 판단할 수 있다. 가속도 값 비교를 통해 기준값 이상인 경우, 기설정된 임계값과 비교를 하여 의족의 동작을 제어할 수 있다. 즉, 관성센서(230)를 통해 측정된 센싱값의 분석을 통해 의족의 동작을 제어할 수 있다. Also, referring to FIG. 4 , the inertial sensor 230 is located in the shin below the knee of the prosthetic leg, and may measure the acceleration value of the displacement angle of the knee during walking. It can be determined whether the acceleration value of the displacement angle of the knee during walking is measured and compared with a preset acceleration value to determine whether it is equal to or greater than a reference value. When the acceleration value is greater than or equal to the reference value through comparison of the acceleration value, the operation of the prosthetic leg may be controlled by comparing it with a preset threshold value. That is, the motion of the prosthetic leg can be controlled through the analysis of the sensed value measured by the inertial sensor 230 .

관성센서(230)는 의족 무릎 아래쪽 정강이 부분에 위치시키고, 중력 가속도 값을 기준으로 방향과 무릎의 변위 각도를 이용하여 가속도 값을 측정할 수 있다. 또한, 관성센서(230)는 보행시 의족이 앞뒤로 움직인다고 가정하면 3축 방향계 중 움직이는 방향 외의 두 방향으로 출력되는 값을 아크탄젠트(atan)를 통해 움직인(기울어진 각도) 거리를 알 수 있고, 움직인 거리를 통해 가속도 값을 측정할 수 있다. 도 4에서 회전축은 Z축이고, 중력가속도(G)를 기준으로 각 3축의 값이 다른 값을 가지며 이를 아크탄젠트(atan)를 통해 계산하여 변위(각도) 계산할 수 있다. The inertial sensor 230 may be positioned on the shin portion below the knee of the prosthetic leg, and may measure the acceleration value using the direction and the displacement angle of the knee based on the gravity acceleration value. In addition, if the inertial sensor 230 assumes that the prosthetic leg moves back and forth during walking, the value output in two directions other than the moving direction among the three-axis direction system is the distance moved (inclined angle) through the arc tangent (atan). , the acceleration value can be measured through the distance moved. In FIG. 4 , the axis of rotation is the Z axis, and the values of the three axes have different values based on the gravitational acceleration (G), and the displacement (angle) can be calculated by calculating this through the arc tangent (atan).

일 실시예에서, 제어부(250)는 복수의 센서들 중 적어도 하나로부터 측정된 값을 통해 보행 단계를 구분하고, 구분된 보행 단계에 매칭시켜 기설정된 설정값과 복수의 센서들 중 다른 적어도 하나로부터 측정된 센싱값을 비교하여 센싱값과 설정값의 차이가 기준값 이상인 경우, 측정된 센싱값과 임계값을 비교하여 의족의 동작을 제어할 수 있다. In an embodiment, the controller 250 classifies the gait phase based on a value measured from at least one of the plurality of sensors, matches the divided gait phase to a preset setting value and at least one other of the plurality of sensors. When the difference between the sensed value and the set value is equal to or greater than the reference value by comparing the measured sensed value, the operation of the prosthetic leg may be controlled by comparing the measured sensed value with the threshold value.

보다 구체적으로, 제어부(250)는 복수의 센서들 중 적어도 하나로부터 센싱값을 수신하고, 수신된 센싱값으로부터 무릎의 굽힘각도를 연산하고, 연산된 무릎의 굽힘 각도의 변화에 따라 보행 단계를 구분할 수 있다. More specifically, the control unit 250 receives a sensing value from at least one of the plurality of sensors, calculates the knee bending angle from the received sensing value, and divides the gait phase according to the change in the calculated knee bending angle. can

슬관절에 부착되어 있으며, 무릎의 각도 값을 측정하는 엔코더(210)를 통해 보행단계의 보행주기를 구분할 수 있다. 제어부(250)는 복수의 센서들 중 적어도 하나로부터 센싱값을 수신하고, 수신된 센싱값으로부터 무릎의 굽힘 각도를 연산하고, 연산된 무릎의 굽힘 각도의 변화에 따라 보행단계를 구분할 수 있다. It is attached to the knee joint, and the gait cycle of the gait phase can be distinguished through the encoder 210 that measures the angle value of the knee. The controller 250 may receive a sensing value from at least one of a plurality of sensors, calculate a knee bending angle from the received sensing value, and classify the walking phase according to a change in the calculated knee bending angle.

보행 단계를 구분하는 단계를 통해 보행주기를 구분하는 이유는 보행주기에 따라 체중심이 다르므로, 체중심에 따라 무릎의 굽힘각도의 기본값이 달라지기 때문이다. The reason for classifying the gait cycle through the step of classifying the gait phase is that the body weight differs according to the gait cycle, and therefore the default value of the knee bending angle varies according to the body weight.

보다 구체적으로, 보행 단계 중 보행 주기는 상기에 언급한 바와 같이, 유각기와 입각기로 구분할 수 있고, 특히, 의족 보행시, 몸의 균형과 관련된 보행주기는 주로 유각기 단계에서 발생할 수 있다. 유각기 중 초기는 체중심이 환측에 존재하고, 중기는 체중심이 건측(정상다리)과 환측 사이에서 불분명한 상태이고, 말기는 체중심이 건측에 존재하고 있기 때문이다. More specifically, the gait cycle in the gait phase can be divided into a swing phase and a stance phase, as mentioned above. In particular, during prosthetic walking, the gait cycle related to body balance may mainly occur in the swing phase. This is because, in the early stage of swing phase, the center of gravity is on the affected side, in the middle stage, the center of gravity is unclear between the healthy side (normal leg) and the affected side, and in the late stage, the center of gravity exists on the unaffected side.

예를 들어, 유각기 단계를 구분은 유각기 중 초기는 체중심이 유족(환측)에 위치하고 있는 상태로, 엔코더(210)를 통해 연산된 유족의 무릎의 굽힘 각도 값이 150도에서 180도로 증가하는 상태인 경우, 중기는 체중심이 건측과 환측 사이에서 불분명한 상태로, 엔코더(210)를 통해 연산된 유족의 무릎의 굽힘 각도 값이 180도인 경우, 말기는 체중심이 건측에 위치하고 있는 상태로, 엔코더(210)를 통해 연산된 유족의 무릎의 굽힘 각도 값이 180도에서 150도로 감소하는 경우로 구분할 수 있다. 상기 예시는 본 개시를 설명하기 위한 예시일 뿐, 본 개시는 이에 제한되지 않는다. For example, in the swing phase, the initial stage of the swing phase is a state in which the center of gravity is located on the survivor (affected side), and the bending angle value of the knee of the survivor calculated through the encoder 210 increases from 150 degrees to 180 degrees. In the middle stage, when the center of gravity is unclear between the sound side and the affected side, and the bending angle value of the knee of the survivor calculated through the encoder 210 is 180 degrees, in the late stage, the center of gravity is located on the sound side, the encoder It can be divided into a case in which the bending angle value of the knee of the bereaved family calculated through (210) decreases from 180 degrees to 150 degrees. The above example is only an example for describing the present disclosure, and the present disclosure is not limited thereto.

또한, 제어부(250)는 복수의 센서들 중 하나로부터 획득된 보행시 무릎의 변위 각도의 가속도 값과 보행 단계별로 기설정된 보행시 무릎의 변위 각도의 가속도값을 비교할 수 있다. Also, the controller 250 may compare the acceleration value of the knee displacement angle during walking acquired from one of the plurality of sensors with the acceleration value of the knee displacement angle during walking preset for each step of walking.

보다 구체적으로, 제어부(250)는 보행시, 복수의 센서들 중 적어도 다른 하나로부터 측정된 값을 통해 획득된 센싱값과 구분된 보행주기의 단계에 매칭시켜 기설정된 설정값을 비교할 수 있다. More specifically, when walking, the controller 250 may compare a preset setting value by matching a sensed value obtained through a value measured from at least one of the plurality of sensors to a stage of a divided gait cycle.

또한, 제어부(250)는 의족의 무릎 아래쪽 정강이 부분에 위치하고 있는 관성센서(230)를 통해 보행시 무릎의 변위 각도의 가속도 값을 획득하고, 보행 단계별로 기설정된 보행시 무릎의 변위 각도의 가속도 값을 비교할 수 있다. 기설정된 설정값은 평지 보행중 보행주기의 각 단계별로 설정할 수 있다. 보행 단계 중 유각기의 초기 단계의 경우, 무릎의 굽힘 각도 값이 150도에서 180도로 증가하는 상태로, 초기 단계에서 측정한 보행시 무릎의 변위 각도의 가속도 값을, 중기 단계의 경우, 무릎의 굽힘 각도 값이 180도의 상태로, 중기 단계에서 측정한 보행시 무릎의 변위 각도의 가속도 값을, 말기 단계의 경우, 무릎의 굽힘 각도 값이 180도에서 150도로 감소하는 상태로, 말기 단계에서 측정한 보행시 무릎의 변위 각도의 가속도 값을 설정값으로 할 수 있다. In addition, the control unit 250 obtains the acceleration value of the knee displacement angle during walking through the inertial sensor 230 located in the lower shin portion of the knee of the prosthetic leg, and the acceleration value of the knee displacement angle during walking preset for each step of walking can be compared. The preset setting value may be set for each step of the gait cycle during walking on flat ground. In the case of the initial stage of swing phase among the gait phase, the knee bending angle value increases from 150 degrees to 180 degrees. When the bending angle value is 180 degrees, the acceleration value of the knee displacement angle measured in the intermediate stage is measured in the terminal stage, with the knee bending angle value decreasing from 180 degrees to 150 degrees in the terminal stage. The acceleration value of the displacement angle of the knee during one walking can be set as the set value.

예를 들어, 보행 단계 중 유각기의 중기 단계에서, 유족 보행시 장애물과 충돌이 발생한 경우 충돌 당시에 측정한 가속도 값을, 중기 단계에서 기설정된 가속도 값과 비교를 하여 기준값을 초과했는지 여부를 판별할 수 있다. 상기 예시는 본 개시를 설명하기 위한 예시일 뿐, 본 개시는 이에 제한되지 않는다. For example, in the middle stage of the swing phase during the gait phase, if a collision with an obstacle occurs during surviving walking, the acceleration value measured at the time of the collision is compared with the acceleration value preset in the intermediate stage to determine whether the reference value has been exceeded. can The above example is only an example for describing the present disclosure, and the present disclosure is not limited thereto.

또한, 제어부(250)는 측정된 센싱값을 비교하여 센싱값과 설정값의 차이가 기준값 이상인 경우, 측정된 센싱값과 임계값을 비교하여 의족의 동작을 제어할 수 있다. Also, when the difference between the sensed value and the set value is greater than or equal to a reference value by comparing the measured sensed values, the controller 250 may compare the measured sensed value with a threshold to control the operation of the prosthetic leg.

또한, 제어부(250)는 보행 단계에 따른 평지에서의 보행 데이터를 미리 설정해놓고, 미리 설정된 보행 데이터와 의족의 보행 신호 데이터를 비교하여 의족의 보행을 제어할 수 있다. 즉, 의족을 착용한 상태로 보행 중 장애물과의 충격이 발생하면, 의족의 움직임이 평소 움직임과 차이가 발생하게 된다. 의족에 내장된 관성센서(230)가 충격시의 가속도 값을 측정하여, 미리 설정해놓은 평지에서 보행시 가속도 값과의 비교 분석을 통해 보행을 제어하게 된다. Also, the controller 250 may control the gait of the prosthetic leg by presetting gait data on flat ground according to the gait step, and comparing the preset gait data with the gait signal data of the prosthetic leg. That is, when an impact with an obstacle occurs while walking while wearing the prosthetic leg, the motion of the prosthetic leg is different from the normal motion. The inertial sensor 230 built into the prosthetic leg measures the acceleration value at the time of impact, and controls the gait through comparative analysis with the acceleration value when walking on a preset flat ground.

보다 구체적으로, 기준값은, 정상보행이라고 판단 가능한 가속도 값의 범위에 따라서 기설정된 값일 수 있다. 임계값은 보행을 방해하는 장애물과 충돌시 보행의 계속 여부를 결정하기 위해 기설정된 임계가속도 값일 수 있다. 기준값 및 임계값은 의족의 착용자에 따라 다르게 설정되는 값일 수 있다. More specifically, the reference value may be a preset value according to a range of acceleration values that can be determined as normal walking. The threshold value may be a threshold acceleration value set in advance to determine whether to continue walking when a collision with an obstacle preventing walking occurs. The reference value and the threshold value may be values set differently according to the wearer of the prosthetic leg.

또한, 제어부(250)는 측정된 센싱값을 비교하여 센싱값과 설정값의 차이가 기준값 이상인 경우, 의족의 동작을 제어할 필요가 있다. 의족의 동작을 제어하여 착용자의 안전을 유지할 수가 있다. 제어부(250)는 측정된 센싱값을 비교하여 센싱값과 설정값의 차이가 기준값 이상인 경우, 추가적으로 보행을 지속할지 또는 보행을 정지할지 여부를 기 설정된 임계값과의 비교를 통해 결정할 수 있다. Also, the controller 250 needs to control the operation of the prosthetic leg when the difference between the sensed value and the set value is equal to or greater than a reference value by comparing the measured sensed values. It is possible to maintain the safety of the wearer by controlling the movement of the prosthetic leg. When the difference between the sensed value and the set value is greater than or equal to a reference value by comparing the measured sensing values, the controller 250 may determine whether to additionally continue walking or stop walking through comparison with a preset threshold value.

임계값 비교를 통해 측정된 센싱값이 임계값을 초과하는 경우는 장애물과의 충격으로 보행의 지속이 방해된다는 것으로, 보행을 정지할 수 있다. 또한, 임계값 비교를 통해 측정된 센싱값이 임계값 이하인 경우는 장애물과의 충격으로 보행의 지속이 방해되지 않는 정도를 의미하므로 보행을 지속할 수 있다. 또한, 제어부(250)는 측정된 센싱값을 비교하여 센싱값과 설정값의 차이가 기준값 미만인 경우, 정상보행이라 판단하여, 보행을 지속할 수 있다. When the sensed value measured through the threshold value comparison exceeds the threshold value, the continuation of the gait is interrupted due to the impact with the obstacle, and the gait may be stopped. In addition, when the sensed value measured through the threshold value comparison is less than or equal to the threshold value, it means the degree to which the continuation of the gait is not disturbed due to the impact with the obstacle, so that the gait can be continued. Also, when the difference between the sensed value and the set value is less than the reference value by comparing the measured sensing values, the controller 250 determines that the gait is normal and may continue the gait.

또한, 본 발명의 의족의 보행 제어 방법은 의족 보행시 장애물과 충격이 발생하면 측정된 데이터 값에 변화가 발생하고, 그 발생된 변화의 크기의 정도를 분석하여 의족 보행을 제어하는 방법에 관한 것이다. 즉, 장애물과 충격이 크면 가속도 변화 값이 크게 되고, 설정된 임계값을 초과하게 되므로, 이 경우 보행을 정지시키고, 장애물과 충격이 발생했으나, 기설정된 임계값을 초과하지 않은 경우는 보행에 지장이 없다고 판단하여 보행을 지속하는 방법으로 의족 보행을 제어하는 것이다. In addition, the method for controlling gait of a prosthetic leg of the present invention relates to a method of controlling prosthetic gait by analyzing a change in measured data value when an obstacle and an impact occur during prosthetic walking, and analyzing the magnitude of the change. . That is, if the obstacle and the impact are large, the acceleration change value becomes large and exceeds the set threshold. By determining that there is no gait, prosthetic gait is controlled as a method of continuing gait.

이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 통상의 기술자라면 본 발명의 본질적인 특성이 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능할 것이다. The above description is merely illustrative of the technical spirit of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention.

따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예들에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. Accordingly, the embodiments disclosed in the present specification are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to illustrate, and the scope of the present invention is not limited by these embodiments.

본 발명의 보호범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다. The protection scope of the present invention should be interpreted by the claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be understood to be included in the scope of the present invention.

Claims (10)

의족의 슬관절에 위치하고 있으며, 무릎의 굽힘 정도를 센싱하는 엔코더 및 의족의 무릎 아래쪽 정강이에 위치하고 있으며, 보행시 무릎의 변위 각도의 가속도 값을 측정하는 관성센서를 포함하는 복수의 센서들 중 적어도 하나로부터 센싱값을 수신하는 단계;
상기 엔코더로부터 수신된 센싱값으로부터 무릎의 굽힘 각도를 연산하고, 상기 연산된 무릎의 굽힘 각도의 변화에 따라 보행 단계를 구분하는 단계;
상기 구분된 보행단계에 매칭시켜 보행단계별로 다르게 설정된 설정값과 상기 복수의 센서들 중 관성센서로부터 측정된 보행시 무릎의 변위 각도의 가속도값을 비교하는 단계; 및
상기 비교하는 단계에서 상기 설정값과 측정된 가속도 값의 차이가 기준값 이상인 경우, 의족의 동작을 제어하는 단계를 포함하고,
상기 제어하는 단계는,
상기 차이가 기준값 이상인 경우, 상기 측정된 가속도값과 보행단계별로 다르게 설정된 임계값의 비교를 통해 의족의 동작을 정지 또는 지속할지 결정하는,
전동형 의족의 보행 제어 방법.
It is located in the knee joint of the prosthetic leg, and is located in the shin below the knee of the prosthetic leg and an encoder for sensing the degree of bending of the knee, and from at least one of a plurality of sensors including an inertial sensor for measuring an acceleration value of a displacement angle of the knee during walking receiving a sensed value;
calculating the bending angle of the knee from the sensing value received from the encoder, and classifying the walking phase according to the change in the calculated knee bending angle;
comparing an acceleration value of a displacement angle of the knee during walking measured from an inertial sensor among the plurality of sensors with a set value set differently for each gait stage by matching the divided gait stage; and
When the difference between the set value and the measured acceleration value in the comparing step is equal to or greater than a reference value, controlling the operation of the prosthetic leg;
The controlling step is
If the difference is greater than or equal to a reference value, determining whether to stop or continue the motion of the prosthetic leg by comparing the measured acceleration value with a threshold value set differently for each gait step,
A method for controlling the gait of an electric prosthetic leg.
 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제어하는 단계에서,
상기 임계값은 보행을 방해하는 장애물과 충돌시 보행의 계속 여부를 결정하기 위해 기설정된 임계가속도 값인,
전동형 의족의 보행 제어 방법.
According to claim 1,
In the controlling step,
The threshold value is a threshold acceleration value preset to determine whether to continue walking when a collision with an obstacle that prevents walking,
A method for controlling the gait of an electric prosthetic leg.
 제1항에 있어서,
상기 제어하는 단계에서,
상기 기준값은, 정상보행이라고 판단가능한 가속도 값의 범위에 따라서 기설정된 값인,
전동형 의족의 보행 제어 방법.
According to claim 1,
In the controlling step,
The reference value is a value preset according to the range of acceleration values that can be determined as normal walking,
A method for controlling the gait of an electric prosthetic leg.
 의족의 슬관절에 위치하고 있으며, 무릎의 굽힘 정도를 센싱하는 엔코더 및 의족의 무릎 아래쪽 정강이에 위치하고 있으며, 보행시 무릎의 변위 각도의 가속도 값을 측정하는 관성센서를 포함하는 복수의 센서들; 및
상기 복수의 센서들 중 엔코더로부터 측정된 센싱값을 수신하고, 수신된 센싱값으로부터 무릎의 굽힘 각도를 연산하고, 연산된 무릎의 굽힘 각도의 변화에 따라 보행단계를 구분하고,
상기 구분된 보행 단계에 매칭시켜 보행단계별로 다르게 설정된 설정값과 상기 복수의 센서들 중 관성센서로부터 측정된 보행시 무릎의 변위 각도의 가속도값을 비교하여 상기 설정값과 측정된 가속도값의 차이가 기준값 이상인 경우, 의족의 동작을 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 차이가 기준값 이상인 경우, 상기 측정된 가속도값과 보행단계별로 다르게 설정된 임계값의 비교를 통해 의족의 동작을 정지 또는 지속할지 결정하는,
전동형 의족.
a plurality of sensors including an encoder for sensing the degree of bending of the knee and an inertial sensor located at the shin below the knee of the prosthetic leg, which is located at the knee joint of the prosthetic leg, and measures the acceleration value of the displacement angle of the knee during walking; and
Receive a sensing value measured from an encoder among the plurality of sensors, calculate a knee bending angle from the received sensing value, and classify a gait step according to a change in the calculated knee bending angle,
The difference between the set value and the measured acceleration value is obtained by comparing the set value set differently for each gait step by matching the divided walking step and the acceleration value of the knee displacement angle measured from the inertial sensor among the plurality of sensors. When the reference value or more, including a control unit for controlling the operation of the prosthetic leg,
The control unit is
If the difference is greater than or equal to a reference value, determining whether to stop or continue the motion of the prosthetic leg by comparing the measured acceleration value with a threshold value set differently for each gait step,
electric prosthetic leg.
 삭제delete 삭제delete 제6항에 있어서,
상기 임계값은 보행을 방해하는 장애물과 충돌시 보행의 계속 여부를 결정하기 위해 기설정된 임계가속도 값인,
전동형 의족.
7. The method of claim 6,
The threshold value is a threshold acceleration value preset to determine whether to continue walking when a collision with an obstacle that prevents walking,
electric prosthetic leg.
 제6항에 있어서,
상기 기준값은, 정상보행이라고 판단 가능한 가속도 값의 범위에 따라서 기설정된 값인,
전동형 의족.7. The method of claim 6,
The reference value is a value preset according to the range of acceleration values that can be determined as normal walking,
electric prosthetic leg.
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