KR20150077736A - 보행 보조 장치 및 보행 보조 장치의 제어 방법 - Google Patents

보행 보조 장치 및 보행 보조 장치의 제어 방법 Download PDF

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Abstract

사용자가 직관적으로 보행보조장치의 성능을 조절할 수 있도록 마련된 입력부를 포함하는 보행보조장치 및 그 제어방법이 제공된다. 보행보조장치는 보행보조장치의 성능과 관련된 가변특성을 조절하도록 마련되는 입력부, 입력부를 통한 가변특성의 조절에 대응하여, 가변특성의 조절에 관련된 가변 파라미터를 조절하는 프로세서 및 상기 가변특성이 변하도록, 상기 가변 파라미터의 조절에 대응하여 변화된 조력(assist power)을 출력하는 액츄에이터를 포함한다.

Description

보행 보조 장치 및 보행 보조 장치의 제어 방법{A walk-assistive apparatus and a method for controlling the walk-assistive apparatus}
보행 보조 장치 및 보행 보조 장치의 제어 방법에 관한 것이다.
보행 보조 장치는, 보행이 불편한 사용자를 보조하여 사용자가 용이하게 보행을 수행할 수 있도록 하는 기구이다. 사람은 유전적 결합과 같은 선천적 이유나, 나이, 질병이나 사고 등과 같은 후천적 이유로 보행이 불편해질 수 있는데, 보행 보조 장치는 이와 같은 보행의 불편을 해소하기 위해 개발되었다.
보행 보조 장치로는, 적어도 하나의 차륜과 지지대가 설치된 보행 보조 차나, 보행 시 필요한 힘을 인체의 근육에 인가하여 사용자의 보행을 보조하는 보행 보조 로봇 등이 있다.
보행 보조 로봇은 인체의 둔부, 대퇴부나 정강이부 등에 고정되고, 액츄에이터(actuator) 및 다양한 각종 기계적 수단에 의해 회전력과 같이, 근육 및 관절의 운동을 보조하는 힘을 인가하여 근육 및 관절의 운동을 보조한다. 보행 보조 로봇의 어시스트로 인해 사용자는 보다 용이하게 보행할 수 있다.
개시된 일 실시예는 사용자가 직관적으로 보행보조장치의 성능을 조절할 수 있도록 마련된 입력부를 포함하는 보행보조장치 및 그 제어방법을 제공한다.
보행보조장치는 보행보조장치의 가변특성을 조절하도록 마련되는 입력부; 상기 입력부를 통한 가변특성의 조절에 대응하여, 상기 가변특성의 조절에 관련된 가변 파라미터를 조절하는 프로세서; 및 상기 가변특성이 변하도록, 상기 가변 파라미터의 조절에 대응하여 변화된 조력(assist power)을 출력하는 액츄에이터;를 포함한다.
보행보조장치는 조력의 크기, 보행보조장치의 반응속도 및 상기 보행보조장치 모션의 부드러움 중 적어도 하나를 포함하는 상기 보행보조장치의 가변특성들의 조절을 위한 사용자 인터페이스를 구비하는 입력부; 및 상기 사용자 인터페이스를 통한 상기 가변특성들의 조절에 대응하여 상기 가변특성들이 변하도록 변화된 조력을 출력하는 액츄에이터;를 포함한다.
보행보조장치의 제어방법은 입력부에서 가변특성의 조절명령을 입력 받는 단계; 프로세서에서 상기 가변특성의 조절명령에 대응하여 상기 가변특성의 조절에 관련된 가변 파라미터를 조절하는 단계; 및 액츄에이터에서 상기 가변 파라미터의 조절에 대응하여 변화된 조력을 출력하는 단계;를 포함한다.
개시된 실시예에 따르면, 사용자는 보행보조장치의 성능을 직관적으로 조절할 수 있다.
도 1은 보행보조장치의 일 실시예에 대한 정면도이다.
도 2는 보행보조장치의 일 실시예에 대한 측면도이다.
도 3은 보행보조장치의 일 실시예에 대한 구성도이다.
도 4 및 도 5는 보행 모델의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7은 보행보조장치의 입력부에 가변특성을 조절하기 위해 마련된 사용자 인터페이스의 실시예들을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 보행보조장치의 부하토크의 스텝입력에 대한 시간응답을 나타낸 도면이다.
도 9는 감쇠비에 따라 오버슈트가 변하는 것을 나타낸 도면이다.
도 10은 고유진동수에 따라 상승시간과 정착시간이 변하는 것을 나타낸 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 보행보조장치의 제어방법을 나타낸 순서도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 보행보조장치의 일 실시예에 대해서 설명한다.
도 1은 보행보조장치의 일 실시예에 대한 정면도이고, 도 2는 보행보조장치의 일 실시예에 대한 측면도이다. 도 3은 보행보조장치의 일 실시예에 대한 구성도이고, 도 4 및 도 5는 보행 모델의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바에 의하면 보행보조장치(1)는 사용자의 다리 또는 발에 고정되어 사용자의 보행을 보조하는 보행보조부(2) 및 보행보조부(2)를 제어하는 본체부(10)를 포함할 수 있다.
개시된 일 실시예에 따른 보행보조부(2)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 제1 구조부(20), 제2 구조부(30) 및 제3 구조부(40) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이하 보다 구체적일 설명을 위해 보행보조장치(1)가 제1 구조부(20) 내지 제3 구조부(40)를 모두 포함하는 경우에 대해 설명한다.
일 실시예에 의하면 보행보조부(2)는 제1 구조부(20), 제2 구조부(30) 및 제3 구조부(40)를 포함할 수 있다. 이 경우 사용자의 좌측 다리 및 우측 다리 중 어느 하나에 제1 구조부(20), 제2 구조부(30) 및 제3 구조부(40) 중 적어도 하나가 착용될 수 있을 것이다. 다른 실시예에 의하면 도 1에 도시된 바와 같이 사용자의 좌측 다리 및 우측 다리 모두에 보행보조부(2)가 설치될 수 있도록 보행보조부(2)는 한 쌍의 제1 구조부(20, 20a), 한 쌍의 제2 구조부(30, 30a) 및 한 쌍의 제3 구조부(40, 40a)를 포함할 수도 있다. 보행보조부(2)가 한 쌍의 제1 구조부(20), 한 쌍의 제2 구조부(30) 및 한 쌍의 제3 구조부(40)를 포함하는 경우, 각각의 구조부(20 내지 40)의 기능이나 동작은 실질적으로 동일하다. 또 다른 실시예에 의하면 보행보조부(2)는 복수의 구조부(20 내지 40) 중 일부의 구조부는 하나만 구비하고, 다른 구조부는 쌍으로 구비하는 것도 가능하다. 예를 들어 보행보조부(2)는 한 쌍의 제1 구조부(20, 20a) 및 하나의 제2 구조부(30) 및 제3 구조부(40)를 포함하는 것도 가능하다.
이하 단일의 제1 구조부 내지 제3 구조부(20 내지 40)에 대해 설명하도록 하나, 해당 설명은 각 구조부의 다른 쌍에도 동일하게 적용될 수 있다.
제1 구조부(20)는 사용자의 보행 시, 사용자의 대퇴부 및 고관절의 움직임을 보조할 수 있다. 제1 구조부(20)는 적어도 하나의 제1액츄에이터(21) 및 적어도 하나의 제1 지지부(22)를 포함할 수 있다.
제1액츄에이터(21)는, 본체부(10)의 프로세서(17)에서 전달되는 제어 명령에 따라 토크(torque)를 발생시켜 제1 지지부(22)에 인가할 수 있다. 제1 지지부(22)에 토크가 인가되면, 제1액츄에이터(21)는 적어도 하나의 방향으로 회전할 수도 있다. 제1액츄에이터(21)의 회전 범위는 사용자의 고관절의 동작 범위 이내일 수 있다.
일 실시예에 의하면 제1액츄에이터(21)는, 본체부(10)의 전원(16) 등에서 공급되는 전기 에너지에 따라 토크를 발생시키는 모터를 포함할 수도 있다. 모터는 엔코더(encoder)를 구비한 모터일 수도 있다. 다른 실시예에 의하면 제1액츄에이터(21)는, 본체부(10) 등에서 공급되는 전기 에너지 또는 유체의 압력, 일례로 유압이나 공기압 등의 압력에 의해 동작하여 토크를 발생시키는 적어도 하나의 피스톤이나 실린더 장치를 포함할 수도 있다. 실시예에 따라서 제1액츄에이터(21)는 적어도 하나의 모터 및 적어도 하나의 피스톤이나 실린더 장치를 모두 포함할 수도 있다.
적어도 하나의 제1 지지부(22)는 제1액츄에이터(21)와 연결되어 제1액츄에이터(21)에서 발생한 토크에 따라 적어도 하나의 방향으로 회전될 수 있다. 제1 지지부(22)는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어 제1 지지부(22)는 적어도 하나의 지지 패널로 구현될 수도 있다. 또한 제1 지지부(22)는 복수의 마디 및 복수의 마디를 연결하는 링크(link)에 의해 구현될 수도 있다. 여기서 복수의 마디는 지지대나 지지 패널 등으로 구현될 수 있다. 제1 지지부(22)에는 적어도 하나의 제1 고정부(23)가 설치되어 있을 수 있다. 제1 지지부(22)는 제1 고정부(23)를 통하여 사용자의 대퇴부의 내측 또는 외측에 고정될 수 있다.
제1 지지부(22)는 제1 고정부(23)를 통해 사용자의 대퇴부로 제1액츄에이터(21)에서 발생한 토크를 인가할 수 있다. 구체적으로 제1액츄에이터(21)의 구동에 따라 제1 지지부(22)가 회전하게 되면, 제1 고정부(23)에 의해 제1지지부(22)에 고정된 사용자의 대퇴부는 제1지지부(22)와 동일한 방향으로 회전할 수 있다. 다시 말해, 제1 구조부(20)는 대퇴부를 들어 올리거나 내리는 사용자의 동작을 보조하도록 토크를 사용자의 대퇴부나 고관절 등에 인가할 수 있다. 이에 따라 사용자는 보행 중이거나 다리를 들어올리는 행동을 취하는 경우, 보행보조장치(1)로부터 제공되는 조력(assist power)에 의한 보조를 받을 수 있게 된다.
제1 고정부(23)는 금속 소재로 형성된 것일 수도 있고, 또는 고무 등과 같은 탄성재료로 형성된 것일 수도 있다. 제1 고정부(23)는 도 1에 도시된 바와 같이 체인(chain)형태로 구현될 수 있고, 탄성력을 구비한 밴드로 구현될 수도 있으며, 스트랩(strap)으로 구현될 수도 있다. 이외에, 제1 지지부(22)를 대퇴부 등에 고정시키기 위해 당업자가 고려할 수 있는 다양한 고정 수단은 제1 고정부(23)의 일례에 포함될 수 있다.
제1 구조부(20)는 도 3에 도시된 바와 같이 적어도 하나의 제1 감지부(25)를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 제1 감지부(25)는 제1액츄에이터(21), 제1 지지부(22) 및 사용자의 고관절의 동작 중 적어도 하나의 동작을 감지할 수 있다. 제1 감지부(25)는 감지된 동작에 대응하여 전기적 신호를 생성함으로써 보행과 관련된 정보를 획득할 수 있다. 보행과 관련된 정보는 관절 각도, 제1 지지부(22)의 기울기, 관절의 각속도 및 관절의 가속도 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제1 감지부(25)에서 획득한 정보는, 도 3에 도시된 바와 같이, 프로세서(17)로 전달될 수 있다.
제1 감지부(25)는, 예를 들어 관절 각도 센서, 기울기 센서, 가속도 센서 및 관성 측정 장치(IMU, inertial measurement unit) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제1 감지부(25)는 제1액츄에이터(21) 및 제1 지지부(22) 중 적어도 하나에 설치되어 있을 수 있다. 실시예에 따라서 제1액츄에이터(21) 및 제1 지지부(22) 모두에 제1 감지부(25)가 설치되어 있을 수도 있다. 또한 제1 감지부(25) 중 일부는 제1액츄에이터(21)에 설치되고, 다른 일부는 제1 지지부(22)에 설치되는 것도 가능하다. 예를 들어 관절 각도 센서는 제1액츄에이터(21)에 설치되고, 기울기 센서나 관성 측정 장치는 제1 지지부(22)에 설치되는 것도 가능하다.
일 실시예에 의하면 제1 구조부(20)는 도 3에 도시된 바와 같이 적어도 하나의 제1 측정부(26)를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 제1 측정부(26)는 제1액츄에이터(21)와 연결되어 제1액츄에이터(21)의 동작과 관련된 정보를 획득할 수 있다. 제1액츄에이터(21)의 동작과 관련된 정보는, 제1액츄에이터(21)의 회전 각도, 각속도 및 각가속도 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제1액츄에이터(21)가 엔코더를 구비한 모터인 경우, 제1 측정부(26)는 엔코더값을 이용하여 관절 각도, 속도 및 가속도를 측정할 수 있다. 제1 측정부(26)에서 측정된 파라미터는 도 3에 도시된 바와 같이 프로세서(17)로 전달될 수 있다.
제2 구조부(30)는, 사용자의 보행 시, 사용자의 하퇴부 및 슬관절의 움직임을 보조할 수 있다. 제2 구조부(30)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 제2액츄에이터(31), 제2 지지부(32) 및 제2 고정부(33)를 포함할 수 있다.
제2액츄에이터(31)는, 제1액츄에이터(21)와 동일하게 토크를 발생시킬 수 있다. 제2액츄에이터(31) 또한, 모터 및 피스톤이나 실린더 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 모터는 엔코더를 포함할 수 있다.
제2 지지부(32)는 제2액츄에이터(31)에서 발생한 토크에 따라 회전할 수 있다. 제2 지지부(32a, 32b)의 구성, 구조 및 소재 등은 전술한 제1 지지부(22a, 22b)와 동일할 수 있다.
제2 구조부(30)는 제2 지지부(32)를 사용자의 하퇴부에 고정시키기 위한 적어도 하나의 제2 고정부(33, 34)를 포함할 수도 있다. 제2 지지부(32)는 제2 고정부(33, 34)에 의해서 사용자의 하퇴부의 내측 또는 외측에 고정될 수 있다. 제2 고정부(33, 34)의 구성, 구조 및 소재 등은 제1 고정부(23)와 동일할 수 있다.
제2 지지부(32)는 제2 고정부(33)를 통해 사용자의 하퇴부나 슬관절 등으로 제2액츄에이터(31)에서 발생한 토크를 인가할 수 있다. 구체적으로 제2액츄에이터(31)의 구동에 따라 제2 지지부(32)가 회전하게 되면, 제2 고정부(33)에 의해 제2지지부(32)에 고정된 사용자의 하퇴부나 슬관절은 제2지지부(32)와 동일한 방향으로 회전할 수 있다. 다시 말해, 제2 구조부(30)는 하퇴부를 들어 올리거나 내리는 사용자의 동작을 보조하도록 토크를 사용자의 하퇴부나 슬관절 등에 인가할 수 있다. 이에 따라 사용자는 보행 중이거나 다리를 들어올리는 행동을 취하는 경우, 보행보조장치(1)로부터 제공되는 조력(assist power)에 의한 보조를 받을 수 있게 된다.
제2 구조부(30)는 도 3에 도시된 바와 같이 적어도 하나의 제2 감지부(35)를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 제2 감지부(35)는 제2액츄에이터(31), 제2 지지부(33) 및 사용자의 슬관절의 동작 중 적어도 하나의 동작을 감지하여 전기적 신호로 변환하고, 전기적 신호를 도 3에 도시된 바와 같이 프로세서(17)로 전달할 수 있다. 제2 감지부(35)는 관절 각도 센서, 기울기 센서, 가속도 센서 및 관성 측정 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제2 감지부(35)는 제2액츄에이터(31) 및 제2 지지부(32) 중 적어도 하나에 설치되어 있을 수 있다. 제1 감지부(25)의 경우와 동일하게 실시예에 따라서 제2 감지부(35) 중 일부는 제2액츄에이터(31)에 설치되고, 다른 일부는 제2 지지부(32)에 설치될 수도 있다.
일 실시예에 의하면 제2 구조부(30)는 도 3에 도시된 바와 같이 적어도 하나의 제2 측정부(36)를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 제2 측정부(36)는 제2액츄에이터(31)의 동작과 관련된 정보를 획득할 수 있다, 제2엑츄에이터(31)의 동작과 관련된 정보는 제2액츄에이터(31)의 회전 각도, 각속도 및 각가속도 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제2액츄에이터(31)가 엔코더를 구비한 모터인 경우, 제2 측정부(36)는 엔코더값을 이용하여 관절 각도, 속도 및 가속도를 측정할 수 있다. 제2 측정부(36)에서 측정된 파라미터는 도 3에 도시된 바와 같이 프로세서(17)로 전달될 수 있다.
제3 구조부(40)는 사용자의 보행 시 사용자의 발목의 동작을 보조할 수 있다. 제3 구조부(40)는 도 1에 도시된 바와 같이 제3액츄에이터(41), 발받침부(42) 및 제3 고정부(43) 등을 포함할 수 있다.
제3액츄에이터(41)는, 제1액츄에이터(21)와 마찬가지로 토크를 발생시켜, 발목 관절 및 발목 주변의 근육과 관련된 사용자 동작을 보조할 수 있다. 제3액츄에이터(41)는 제1액츄에이터(21) 및 제2액츄에이터(31)와 마찬가지로 모터 및 피스톤이나 실린더 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 모터는 엔코더를 포함할 수 있다.
발받침부(42)는 사용자의 발바닥을 지지할 수 있다.
제3 고정부(43)는 발받침부(42)에 안착된 사용자의 발과 발받침부(42)를 서로 고정시킬 수 있다. 제3 고정부(43)의 구성, 구조 및 소재 등은 제1 고정부(23) 또는 제2 고정부(33)와 동일할 수 있다.
제3 구조부(40)는 도 3에 도시된 바와 같이 제3 감지부(45)를 포함할 수 있다. 제3 감지부(45)는 제3액츄에이터(41), 제3 지지부(43) 및 사용자의 발목 관절의 동작 중 적어도 하나의 동작을 감지할 수 있다. 제3 감지부(45)는 관절 각도 센서, 기울기 센서, 가속도 센서 및 관성 측정 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 한편 제3 감지부(45)는 압력 센서를 포함할 수도 있다. 압력 센서는 발받침부(42)에 설치될 수 있다. 압력 센서는 사용자의 무게를 감지하여 사용자가 보행보조장치(1)을 착용하였는지 여부나 또는 사용자가 일어섰는지 여부 등을 감지할 수 있다. 또한 압력 센서는, 사용자가 보행하는 경우 사용자의 발로 전달되는 지면 반력(GRF, ground reaction force)를 감지할 수 있는 지면 반력 센서일 수도 있다. 제3 감지부(45)의 감지에 따라 생성된 신호는 도 3에 도시된 바와 같이 프로세서(17)로 전달될 수 있다.
또한 제3 구조부(40)는 도 3에 도시된 바와 같이 적어도 하나의 제3 측정부(46)를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 제3 측정부(46)는 제3액츄에이터(41)의 동작과 관련된 정보를 측정하고, 측정한 정보를 프로세서(17)로 전달할 수 있다. 만약 제3액츄에이터(41)가 엔코더를 구비한 모터인 경우, 제3 측정부(46)는 엔코더값을 이용하여 관절 각도, 속도 및 가속도를 측정할 수 있다.
본체부(10)는 보행보조부(2)의 동작을 제어하거나 보행과 관련된 정보를 획득할 수 있다. 아울러 본체부(10)는 사용자의 상체를 지지하여 사용자가 안정적으로 보행보조장치(1)을 착용하도록 보조할 수도 있다.
본체부(10)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 보행보조장치(1)을 제어하기 위한 각종 부품이 내장될 수 있는 하우징(10a)과 보행보조장치의 동작과 관련된 명령을 입력할 수 있는 입력부(50)를 포함할 수 있다. 하우징(10a)은 본체 감지부(15), 전원(16), 프로세서(17) 또는 각종 반도체 칩이 설치될 수 있는 인쇄 회로 기판 등을 내장할 수 있다. 본체부(10)의 하우징(10a)은 내장되는 각종 부품을 안전하게 보호하면서 또한 각종 부품을 안정적으로 고정시킬 수 있다.
본체부(10)는, 제1 허리 고정부(11) 및 제2 허리 고정부(12)를 더 포함할 수 있다. 제1 허리 고정부(11) 및 제2 허리 고정부(12)는 사용자의 허리에 하우징(10a)을 고정시킬 수 있다. 제1 허리 고정부(11)는 예를 들어 하우징(10a)에 연결되고, 제2 허리 고정부(12)는 제1 허리 지지부(13)에 연결되어 있을 수 있다. 제1 허리 고정부(11) 및 제2 허리 고정부(12)는, 금속 소재로 형성될 수 있고, 고무 등과 같은 탄성재료로 형성될 수도 있다. 제1 허리 고정부(11) 및 제2 허리 고정부(12)는 체인, 탄성력을 구비한 밴드 또는 다양한 종류의 스트랩일 수 있으며, 이외에도 하우징(10a) 등을 허리나 둔부 등에 고정시킬 수 있도록 당업자가 고려할 수 있는 다양한 고정 수단을 포함할 수 있다. 본체부(10)는, 사용자의 허리를 지지하기 위한 제1 허리 지지부(13)를 더 포함할 수 있다. 제1 허리 지지부(13)는 사용자의 허리를 지지하기 위해서 사용자의 허리 형태에 대응하는 형상으로 디자인될 수 있다. 제1 허리 지지부(13)는 도 1에 도시된 바와 같이 하우징(10a)과 제2 허리 지지부(14)에 의해 연결될 수 있다.
본체부(10)는, 도 3에 도시된 바와 같이 본체 감지부(15), 전원(16), 프로세서(17) 및 입력부(50) 포함할 수 있다.
본체 감지부(15)는 사용자의 동작 등을 감지하여 동작과 관련된 각종 정보를 획득할 수 있다. 예를 들면, 본체 감지부(15)는 사용자의 보행 속도 등을 감지할 수 있다. 본체 감지부(15)는, 속도 센서, 기울기 센서, 가속도 센서, 관성측정장치 및 위치 측정 장치, 예를 들면 GPS(Global Positioning System) 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
전원(16)은 하우징(10a) 내부의 각종 부품이나 또는 보행보조부(2)의 각 액츄에이터(21, 31, 41) 등의 부품에 동력을 공급할 수 있다. 전원(16)은 하우징(10a)에 내장될 수 있다. 전원(16)은 일차 전지일 수도 있고 이차 전지일 수도 있다. 일차 전지는 수은전지, 망간전지, 알카라인전지 및 리튬전지 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이차 전지는 니켈-카드늄(Ni-cd)전지, 니켈-수소(Ni-CD)전지, 납 축전지(Lead Acid), 리튬 이온(Li-ion)전지, 리튬폴리머전지 등을 포함할 수 있다.
프로세서(17)는 제1 감지부 내지 제3 감지부(25, 35, 45), 제1 측정부 내지 제3 측정부(26, 36, 46) 등에서 전달되는 정보를 기초로 고관절, 슬관절 및 발목 관절이나 각 관절에 대응하는 액츄에이터(21, 31, 41)의 동작 상태를 결정할 수 있다. 또한 프로세서(17)는, 관절이나 관절에 대응하는 액츄에이터(21, 31, 41)의 동작 상태에 대한 결정에 기초로 보행보조장치를 제어하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다.
프로세서(17)는 적어도 하나의 실리콘 칩에 산술 논리 연산기, 레지스터, 프로그램 카운터, 명령 디코더나 제어 회로 등이 설치되어 있는 처리 장치일 수 있다. 프로세서(17)는 하우징(10a)에 내장된 인쇄 회로 기판에 배치된 적어도 하나의 반도체 칩에 의해 구현될 수 있다.
프로세서(17)는, 각각의 측정부(26, 36, 46)에서 전달된 동작과 관련된 정보를 기초로 사용자와 보행보조장치의 역동역학 모델을 계산함으로써 관절의 동작을 추정할 수 있다.
프로세서(17)는 일 실시예에 의하면 소정의 보행 모델을 기반으로 관절의 동작을 추정할 수 있다. 도 4 및 도 5는 보행 모델의 일 실시예로서 유한 상태 기계 모델(finite state machine model)를 설명하기 위한 도면이다. 도 4에 도시된 바에 따르면 보행은 8개의 단계(s1 내지 s8)로 구분될 수 있다.
보행 제1 단계(s1)에서 우측 다리는 부하 반응 상태(LR, loading response state)이고, 좌측 다리는 스윙 전 상태(PSw, pre-swing state)에 해당한다. 보행 제8 단계(s8)에서 보행 제1 단계(s1)로 상태 변경(transition)가 일어나는 도중에는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 우측 발의 발뒤꿈치가 지면에 닿을 수 있다. 반면에 좌측 발은 발가락이 지면에 닿아 있고, 좌측 발의 발 뒤꿈치는 지면과 이격될 수 있다(s8-s1).
보행 제2 단계(s2)에서는 우측 다리는 미드 스탠스 상태(MSt, mid stance state)이고, 좌측 다리는 초기 스윙 상태(ISW, initial swing state)이다. 보행 제1 단계(s1)에서 제2 단계(s2)로 상태 변경이 일어나는 과정에는 우측 발은 발가락과 발뒤꿈치가 동시에 지면에 닿아 있고, 좌측 다리는 스윙(swing) 동작을 개시한다. 좌측 다리의 발뒤꿈치가 지면에서 먼저 이격되고, 발가락은 발뒤꿈치가 지면에서 이격된 후에 지면에서 이격될 수 있다(s1-s2).
보행 제3 단계(s3)에서는 우측 다리는 여전히 미드 스탠스 상태이고, 좌측 다리는 스윙 중 단계(MSw, mid swing state)이다. 보행 제2 단계(s2)에서 보행 제3 단계(s3)로 상태 변경이 일어나는 도중에는 우측 발의 발가락과 발뒤꿈치는 모두 지면에 닿아 있고, 좌측 다리는 스윙 동작을 지속해서 수행한다. 우측 발과 좌측 발은 서로 인접한 거리 위치할 수 있다(s2-s3).
보행 제4 단계(s4)는 우측 다리는 터미널 스탠스 상태(TSt, terminal stance state)이고, 좌측 다리는 최종 스윙 단계(TSw, terminal swing state)이다. 보행 제3 단계(s3)에서 보행 제4 단계(s4)로 상태 변경이 발생할 때, 우측 발의 발뒤꿈치가 지면에서 이격되기 시작한다. 반면에 우측 발의 발가락은 아직 지면에 닿아 있을 수 있다. 한편 좌측 발은 아직 지면에 닿지 않은 상태를 유지한다(s3-s4).
보행 제5 단계(s5)에서는, 보행 제1 단계(s1)과 반대로 좌측 다리는 부하 반응 상태이고, 우측 다리는 스윙 전 상태에 해당한다. 보행 제4 단계(s4)에서 보행 제5 단계(s5)로 상태 변경이 일어날 때는 좌측 발의 발뒤꿈치가 지면에 접촉한다. 한편 우측 발의 발가락은 지면에 닿아있고, 발뒤꿈치는 지면에서 이격되어 있을 수 있다(s4-s5).
보행 제6 단계(s6)에서는 좌측 다리는 미드 스탠스 상태이고, 좌측 다리는 초기 스윙 상태에 해당한다. 보행 제5 단계(s5)에서 보행 제6 단계(s6)로 상태 변경이 발생할 때, 좌측 발은 발가락과 발뒤꿈치가 동시에 지면에 접촉할 수 있다. 우측 다리는 우측 발의 발가락이 지면에서 이격되면서 스윙 동작을 개시할 수 있다(s5-s6).
보행 제7 단계(s7)에서는 좌측 다리는 여전히 미드 스탠스 상태이고, 우측 다리는 스윙 중 단계이다. 보행 제6 단계(s6)에서 보행 제7 단계(s7)로 상태 변경이 일어나는 경우에는 좌측 발의 발가락과 발뒤꿈치는 모두 지면에 닿아 있고, 우측 다리는 스윙 동작을 지속해서 수행한다(s6-s7).
보행 제8 단계(s8)에서는 좌측 다리는 터미널 스탠스 상태이고, 좌측 다리는 최종 스윙 단계에 해당한다. 보행 제7 단계(s7)에서 보행 제8 단계(s8)로의 상태 변경에서는 우측 발은 아직 지면에 닿지 않은 상태를 유지하고, 좌측 발의 발뒤꿈치는 지면에서 이격되기 시작한다(s7-s8).
상술한 제1 단계 내지 제8 단계(s1 내지 s8)는 보행이 수행되는 동안 계속 반복될 수 있다.
적어도 하나의 측정부(26, 36, 46)는 보행 중 보행 단계의 상태 변경(s8-s1 내지 s7-s8)이 발생할 때, 적어도 하나의 관절의 동작과 관련된 정보를 측정 및 수집할 수 있다. 적어도 하나의 측정부(26, 36, 46)는 상태 변경 과정(s8-s1 내지 s7-s8) 중 특정 시점에서의 관절의 동작과 관련된 정보를 측정할 수 있다. 실시예에 따라서 적어도 하나의 측정부(26, 36, 46)는 하나의 상태 변경 과정에서 복수의 특정 시점의 관절의 동작과 관련된 정보를 측정하고, 복수의 정보의 평균이나 중간값을 획득할 수도 있다.
구체적으로 적어도 하나의 측정부(26, 36, 46)는 사용자의 복수의 관절 중 적어도 하나의 측정부(26, 36, 46)에 대응되는 적어도 하나의 관절의 동작과 관련된 정보를 수집할 수 있다. 또한 적어도 하나의 측정부(26, 36, 46)는 제1액츄에이터 내지 제3액츄에이터(21, 31, 41) 중 적어도 하나의 측정부(26, 36, 46)가 대응되는 적어도 하나의 구동부의 동작과 관련된 정보를 수집하여 적어도 하나의 관절의 동작과 관련된 정보를 수집할 수도 있다. 이 경우 측정부(26, 36, 46)에서 측정되는 정보는 관절의 각도, 관절의 각속도, 관절의 각가속도, 보행보조장치(1)의 보행 속도 및 지면 반력 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 측정부(26, 36, 46)에서 측정된 정보는, 프로세서(17)로 전달되거나, 또는 일시적 또는 비일시적으로 소정의 저장 장치에 저장된 후 프로세서(17)로 전달될 수 있다.
일 실시예에 의하면 적어도 하나의 측정부(26, 36, 46)는 발생하는 모든 상태 변경 과정에서 적어도 하나의 관절의 동작과 관련된 정보를 측정 및 수집할 수도 있다. 다른 일 실시예에 의하면, 적어도 하나의 측정부(26, 36, 46)는 일부의 상태 변경 과정에서만 적어도 하나의 관절의 동작과 관련된 정보를 수집할 수도 있다. 예를 들어 적어도 하나의 측정부(26, 36, 46)는, 도 5의 제1 상태 변경 과정(s8-s1) 내지 제4 상태 변경 과정(s3-s4)에서만 적어도 하나의 관절의 동작과 관련된 정보를 측정 및 수집할 수도 있다.
일 실시예에 있어서 적어도 하나의 측정부(26, 36, 46)가 적어도 하나의 관절의 동작과 관련된 정보를 측정 및 수집하는 경우, 측정 시점에 대한 시간 정보도 다른 정보와 함께 프로세서(17)로 전달될 수 있다.
프로세서(17)는 측정부(26, 36, 46)에서 측정을 수행한 시점에 대한 시간 정보 및 측정부(26, 36, 46)에서 측정한 정보를 이용하여 관절의 동작을 연산하고, 추정할 수 있다. 이 경우 추정되는 관절의 동작은 다음의 보행 과정의 적어도 하나의 관절의 동작 상태를 판단하는데 이용될 수 있다. 예를 들어 제1 상태 변경 과정 내지 제4 상태 변경 과정(s8-s1 내지 s3-s4)에서 추정된 관절의 동작은, 보행 제5 단계 내지 보행 제8 단계(s5 내지 s8)에서의 적어도 하나의 관절의 동작 상태 판단에 이용될 수 있다.
프로세서(17)는 소정의 보간법(interpolation)을 이용하여 관절의 동작과 관련된 정보가 측정된 복수의 시점 사이에서의 관절의 동작과 관련된 정보를 추정할 수 있다. 이 경우 추정되는 관절의 동작과 관련된 정보는 관절의 각도, 관절의 각속도 및 관절의 각가속도를 포함할 수 있다.
프로세서(17)는 제1 측정부 내지 제3 측정부(26, 36, 46) 중 적어도 하나의 측정부에서 측정된 적어도 하나의 측정값을 기초로 적어도 하나의 관절의 토크를 연산할 수 있다. 이 경우 제1 측정부 내지 제3 측정부(26, 36, 46)가 측정한 적어도 하나의 관절의 동작에 대한 각종 파라미터, 일례로 관절 각도, 관절의 각속도 및 관절의 가속도 등이 적어도 하나의 관절의 토크 연산을 위해 이용될 수 있다.
개시된 실시예에 따른 보행보조장치는 사용자가 보행보조장치의 성능과 관련된 가변특성들을 사용자의 개개인의 체형이나 보행습관에 적합하게 직관적으로 조절할 수 있는 방법을 제공한다. 가변특성은 사용자가 보행보조장치를 자신의 체형이나 보행습관에 맞게 보다 편하고 자연스럽게 사용하기 위해 조절할 수 있는 장치의 성능과 관련된 특성들이다.
가변특성들은 보행보조장치가 제공하는 조력의 크기, 보행보조장치의 반응속도 및 보행보조장치의 모션의 부드러움 등을 포함할 수 있다.
보행보조장치가 보다 크거나 작은 힘으로 보행을 보조해주기를 원할 때 조력의 크기를 조절할 필요가 있고, 사용자의 움직임에 반응하여 즉각적으로 조력을 제공해주기를 원할 때 보행보조장치의 반응속도를 조절할 필요가 있다. 또한, 보다 편하고 자연스럽게 보행하기 위해 보행보조장치의 모션의 부드러움을 조절할 필요가 있다. 가변특성은 전술한 예들에 한정되지 않고, 보행보조장치의 성능과 관련된 것으로 보다 편하고 자연스러운 보행을 위해 조절할 필요가 있는 특성들은 상기 가변특성에 포함될 수 있다.
개시된 실시예에 따른 보행보조장치는 사용자가 이러한 가변특성을 직관적으로 조절할 수 있는 사용자 인터페이스를 구비한 입력부(50)를 포함한다.
도 6 및 도 7은 보행보조장치의 입력부에 가변특성을 조절하기 위해 마련된 사용자 인터페이스의 실시예들을 나타낸다.
도 6에 도시된 것처럼, 입력부(50)에는 조절 대상인 가변특성들의 대표적인 특징을 나타내는 명칭(51)들이 표시될 수 있다. 예를 들면, 도 6에 도시된 것처럼, 조력의 크기는 "크기"로, 보행보조장치의 반응속도는 "반응속도"로, 보행보조장치 모션의 부드러움은 "부드러움"으로 표시될 수 있다. 이는 도 7에 도시된 입력부(50)의 실시예 또한 마찬가지이다.
또한, 입력부(50)에는 도 6에 도시된 것처럼, 각 가변특성의 상태가 커지거나 작아지도록 조절할 수 있는 조절버튼(52)이 가변특성마다 적어도 하나씩 마련되거나, 도 7에 도시된 것처럼, 각 가변특성의 상태를 조절할 수 있는 조절 다이얼(54)이 가변특성마다 하나씩 마련될 수 있다.
사용자는 도 6이나 도 7에 도시된 조절버튼(52)이나 조절다이얼(54)을 조작하여 원하는 가변특성의 상태를 현재보다 커지도록 조절하거나 작아지도록 조절할 수 있다. 또한, 입력부(50)에는 도 6 및 도 7에 도시된 것처럼, 자동버튼(53)이 마련될 수 있다. 사용자가 자동버튼(53)을 누르게 되면, 각각의 가변특성들은 미리 설정된 세팅에 따라 자동으로 조절된다. 사용자는 자신의 체형이나 보행습관에 맞는 세팅을 미리 저장할 수 있고, 매번 가변특성을 조절하는 대신 자동버튼(53)을 조작함으로써 바로 원하는 세팅대로 보행보조장치의 성능을 조절할 수 있다. 이러한 세팅을 위해 입력부(50)에 별도의 버튼이나 다이얼이 마련될 수도 있으나, 별도의 버튼이나 다이얼없이 각각의 가변특성을 조절하기 위해 마련된 버튼들을 미리 정해진 약속에 따라 조작하여 세팅을 설정하고 저장할 수도 있다. 버튼이나 다이얼은 일 예이고 조이스틱이나 트랙볼 같은 구조물을 통해 사용자 인터페이스가 구성될 수도 있다.
도 6 및 도 7에 도시된 사용자 인터페이스는 일 예일 뿐이고, 터치스크린을 사용하여 터치방식으로 가변특성을 조절하도록 사용자 인터페이스가 마련될 수도 있고, 사용자의 음성명령에 따라 가변특성을 조절할 수 있도록 음성인식장치를 사용하여 사용자 인터페이스가 구현될 수도 있다. 그리고, 사용자 인터페이스는 사용자의 동작을 인식하여 가변특성을 조절할 수 있도록 동작인식장치를 사용할 수도 있다.
입력부(50)는 전술한 사용자 인터페이스에 대한 예시들의 다양한 조합을 통해 구현될 수 있고, 사용자는 원하는 명령 입력방식에 대응되는 사용자 인터페이스를 선택하여 명령을 입력할 수 있다.
이러한 입력부(50)는 보행보조장치의 어느 곳에나 설치될 수 있으나, 예를 들어 조작의 편의성을 위해 사용자의 손이 닿을 수 있도록 도 2에 도시된 것처럼 본체부에 설치될 수 있다
사용자가 입력부(50)를 통해 원하는 가변특성을 조절하는 명령을 입력하면, 프로세서(17)는 가변특성을 조절하기 위해 해당 가변특성의 조절과 관련하여 조절될 수 있는 파라미터들을 조절한다.
보행보조장치는 하기의 수학식 1처럼 모델링할 수 있다.
<수학식 1>
(1) V=Li+Ri+K(dq/dt)
(2) τm=J(d2q/dt2)+B(dq/dt)+τl
(3) τl=M(d2q/dt2)+C(dq/dt)+Gq
(4) τl=f(L, R, K, J, B, M, C, G)l
수학식 1은 보행보조장치의 액츄에이터, 예를 들면 모터가 전압(V)이 인가되면 부하, 즉 관절을 회전시키는 토크(τl)를 생성하는 것을 모델링하고 있다.
수학식 1의 (1)에 나타난 V는 모터에 인가되는 입력전압을, L은 모터의 인덕턴스를, R은 저항을. K는 역기전력을 의미한다. 그리고, i는 전류를, q는 관절의 회전각도를 의미한다. 수학식 2의 (2)에 나타난 τm은 모터에서 출력되는 토크를, J는 모터의 관성 모멘트를, B는 점성마찰계수를, τl은 부하에 작용하는 토크를 의미한다. 그리고 dq/dt는 관절의 각속도를 의미하고, d2q/dt2은 관절의 각가속도를 의미한다.
수학식 1의 (3)에 나타난, τl은 관절의 토크를 의미한다. M은 사용자의 자세에 따라 변화될 수 있는 질량을 반영하기 위한 제1파라미터이고, C는 다리의 회전에 따른 코리올리 힘(Coriolis force)을 반영하기 위한 파라미터이며, G는 지구 중력을 반영하기 위한 파라미터이다. M, C, Q는 다른 시스템 파라미터와 달리 고정되지 않고 조절 가능한 파라미터들이다.
액츄에이터에서 생성되어 관절에 작용하는 부하토크 τl은 수학식 2의 (4)에 나타낸 것처럼, 전술한 파라미터, L, R, K, J, B, M, C, G의 함수이다. 파라미터들 중 M, C, G를 제외한 나머지 L, R, K, J, B는 액츄에이터의 모터, 감속기, 링크 등과 같은 구성들의 고유변수로 보행보조장치의 제조 시 캘리브레이션을 통해 설정된 고정 파라미터들이다. 이러한 고정 파라미터들을 조절하여 사용자의 체형이나 보행습관에 맞게 보행보조장치의 성능을 조절하려면, 보행보조장치의 착용 전에 매번 캘리브레이션을 수행하거나 평균적인 값을 정하여 그대로 사용해야 한다. 이런 과정은 보행보조장치의 사용에 많은 불편을 초래하고 보행보조장치의 사용성을 저하시키는 요인으로 작용할 수 있다.
개시된 실시예에 따른 보행보조장치는, 전술한 입력부(50)를 통한 가변특성의 조절명령에 대응하여 M, C, G와 같은 가변 파라미터를 조절함으로써, 별도의 캘리브레이션 과정없이 사용자가 자신의 체형이나 보행습관에 맞게 보행보조장치의 성능을 직관적으로 조절할 수 있도록 한다.
입력부(50)를 통해 가변특성의 조절명령이 입력되면, 프로세서(17)는 전술한 가변 파라미터 중, 상기 가변특성의 조절과 관련된 가변 파라미터를 결정하고, 결정된 가변 파라미터를 조절하여 입력부(50)를 통한 조절명령에 대응하여 가변특성을 변화시킨다.
가변특성의 조절에 대응하여 프로세서(17)는 부하토크의 시간응답특성을 조절하는데, 시간응답특성을 구성하는 가변 파라미터를 조절하여 시간응답특성을 조절한다.
도 8은 일 실시예에 따른 보행보조장치의 부하토크의 스텝입력에 대한 시간응답을 나타낸 도면이고, 도 9는 감쇠비에 따라 오버슈트가 변하는 것을 나타내고, 도 10은 고유진동수에 따라 상승시간과 정착시간이 변하는 것을 나타낸다.
도 8에 도시된 것처럼, 부하토크의 스텝입력(step input)에 대한 시간응답특성들은 오버슈트(overshoot), 상승시간(rise time), 정착시간(settling time)이 있다. 이러한 시간응답특성들은 각각 가변특성들과 연관이 되어, 프로세서(17)는 가변특성을 조절하기 위해 시간응답특성을 조절하게 된다.
예를 들면, 가변특성 중 조력의 크기는 시간응답특성 중 오버슈트와 연관이 있고, 보행보조장치의 반응속도는 상승시간과 연관이 있으며, 보행보조장치 모션의 부드러움은 정착시간과 연관이 있다.
가변특성과 시간응답특성의 연관관계를 하기의 수학식 2를 기초로 보다 구체적으로 설명한다.
<수학식 2>
Figure pat00001
상기 시간응답특성 중 오버슈트가 증가하면 조력의 크기가 증가한다. 수학식 2에 나타낸 것처럼, 오버슈트는 감쇠비 즉, 제타에 따라 달라지는데, 도 9를 참조하면, 제타가 증가할수록 오버슈트가 감소하는 것을 알 수 있다. 또한 수학식 2을 참조하면, 제타는 가변 파라미터 중 C를 조절하여 직접 조절이 가능하다. 따라서, 조력의 크기를 증가시키는 조절명령이 입력부(50)를 통해 입력되면, 오버슈트를 증가시키기 위해 프로세서(17)는 가변 파라미터 C를 감소시켜 제타를 감소시킨다. 물론 C를 감소시키면서 다른 가변 파라미터인 M과 G를 함께 증가시켜 제타를 감소시킬 수도 있다.
상기 시간응답특성 중 상승시간이 감소하면 보행보조장치의 반응속도가 증가한다. 수학식 2에 나타낸 것처럼, 상승시간은 고유진동수, 즉 오메가에 따라 달라지는데, 도 10을 참조하면, 고유진동수가 증가할수록 상승시간이 감소하는 것을 알 수 있다. 또한 수학식 2를 참조하면, 고유진동수는 가변 파라미터 중 G와 M을 조절하여 직접 조절이 가능하다. 따라서, 반응속도를 증가시키는 조절명령이 입력부(50)를 통해 입력되면, 상승시간을 감소시키기 위해 프로세서(17)는 가변 파라미터 M을 감소시키고 G를 증가시켜 고유진동수를 증가시킨다.
상기 시간응답특성 중 정착시간이 증가하면 보행보조장치 모션이 더 부드러워진다. 수학식 2에 나타낸 것처럼, 정착시간은 고유진동수, 즉 오메가에 따라 달라지는데, 도 10을 참조하면, 고유진동수가 감소할수록 정착시간이 증가하는 것을 알 수 있다. 또한 수학식 2을 참조하면, 고유진동수는 가변 파라미터 중 G와 M을 조절하여 직접 조절이 가능하다. 따라서, 보행보조장치의 모션을 더 부드럽게 하고자 하는 조절명령이 입력부(50)를 통해 입력되면, 정착시간을 증가시키기 위해 프로세서(17)는 가변 파라미터 M을 증가시키고 G를 감소시켜 고유진동수를 감소시킨다.
입력부(50)의 자동버튼(53)을 통해 가변특성들을 미리 정해진 세팅에 따라 조절하고자 하는 명령이 입력되면, 프로세서(17)는 미리 정해진 세팅에 맞게 상기 시간응답특성들을 조절하기 위해 가변 파라미터들을 조절하여 보행보조장치의 성능을 조절한다.
입력부(50)를 통해 가변특성에 대한 조절명령이 입력되면, 프로세서(17)는 조절명령에 대응하여 전술한 것처럼 가변 파라미터들을 조절하고, 조절된 가변 파라미터에 따라 액츄에이터가 동작하도록 액츄에이터로 제어신호를 출력한다. 액츄에이터는 프로세서(17)로부터 출력된 제어신호에 따라 토크를 발생시켜 사용자가 원하는 성능으로 사용자의 보행을 보조한다.
프로세서(17)의 가변 파라미터의 조절과 그에 대응한 액츄에이터의 구동은 입력부(50)를 통한 조절명령의 변화에 대응하여 실시간으로 수행된다.
도 11은 일 실시예에 따른 보행보조장치의 제어방법을 나타낸 순서도이다.
도 11을 참조하면, 입력부(50)에서 가변특성에 대한 조절명령을 입력받고(500), 프로세서(17)에서 조절명령에 대응하여 가변 파라미터를 조절한다(510).
입력부(50)는 보행보조장치의 성능과 관련된 가변특성을 직관적으로 조절할 수 있는 사용자 인터페이스를 구비한다. 우선, 사용자 인터페이스에는 조절 대상인 가변특성들의 대표적인 특징을 나타내는 명칭(51)들이 표시될 수 있고, 각 가변특성의 상태가 커지거나 작아지도록 조절할 수 있는 조절버튼(52)이 가변특성마다 적어도 하나씩 마련되거나, 각 가변특성의 상태를 조절할 수 있는 조절 다이얼(54)이 가변특성마다 하나씩 마련될 수 있다. 또는, 사용자 인터페이스는 터치스크린을 사용하여 터치방식으로 가변특성을 조절하도록 마련될 수도 있고, 사용자의 음성명령에 따라 가변특성을 조절할 수 있도록 음성인식장치를 사용하거나, 사용자의 동작을 인식하여 가변특성을 조절할 수 있도록 동작인식장치를 사용할 수도 있다. 사용자는 원하는 명령 입력방식에 대응되는 사용자 인터페이스를 선택하여 명령을 입력함으로써, 가변특성의 상태를 현재보다 커지도록 조절하거나 작아지도록 조절할 수 있다.
사용자가 입력부(50)를 통해 원하는 가변특성을 조절하는 명령을 입력하면, 프로세서(17)는 가변특성을 조절하기 위해 해당 가변특성의 조절과 관련된 파라미터들을 조절한다.
프로세서(17)는 전술한 입력부(50)를 통한 가변특성의 조절명령에 대응하여 M, C, G와 같은 가변 파라미터를 조절한다. 프로세서(17)는 전술한 가변 파라미터 중, 상기 가변특성의 조절과 관련된 가변 파라미터를 결정하고, 결정된 가변 파라미터를 조절하여 입력부(50)를 통한 조절명령에 대응하여 가변특성을 변화시킨다.
보다 구체적으로, 프로세서(17)는 가변특성의 조절에 대응하여 부하토크의 시간응답특성을 조절하는데, 시간응답특성을 조절하기 위해 시간응답특성을 구성하는 가변 파라미터를 조절한다.
부하토크의 스텝입력(step input)에 대한 시간응답특성들은 오버슈트(overshoot), 상승시간(rise time), 정착시간(settling time)이 있고, 이러한 시간응답특성들은 각각 가변특성들과 연관이 되어, 프로세서(17)는 가변특성을 조절하기 위해 시간응답특성을 조절하게 된다.
예를 들면, 상기 시간응답특성 중 오버슈트가 증가하면 조력의 크기가 증가하는데, 오버슈트는 감쇠비 즉, 제타에 따라 달라진다. 오버슈트는 제타가 증가할수록 감소하고, 제타는 가변 파라미터 중 C가 감소할수록 감소한다. 따라서, 조력의 크기를 증가시키는 조절명령이 입력부(50)를 통해 입력되면, 오버슈트를 증가시키기 위해 프로세서(17)는 가변 파라미터 C를 감소시켜 제타를 감소시킨다. 물론 C를 감소시키면서 다른 가변 파라미터인 M과 G를 함께 증가시켜 제타를 감소시킬 수도 있다. 또한, 상기 시간응답특성 중 상승시간이 감소하면 보행보조장치의 반응속도가 증가하는데, 상승시간은 고유진동수, 즉 오메가에 따라 달라진다. 상승시간은 고유진동수가 증가할수록 감소하고, 고유진동수는 가변 파라미터 중 G와 M을 조절하여 직접 조절이 가능하다. 반응속도를 증가시키는 조절명령이 입력부(50)를 통해 입력되면, 상승시간을 감소시키기 위해 프로세서(17)는 가변 파라미터 M을 감소시키고 G를 증가시켜 고유진동수를 증가시킨다. 상기 시간응답특성 중 정착시간이 증가하면 보행보조장치 모션이 더 부드러워 지는데, 정착시간은 고유진동수, 즉 오메가에 따라 달라진다. 정착시간은 고유진동수가 감소할수록 증가하고, 고유진동수는 가변 파라미터 중 G와 M을 조절하여 직접 조절이 가능하다. 보행보조장치의 모션을 더 부드럽게 하고자 하는 조절명령이 입력부(50)를 통해 입력되면, 정착시간을 증가시키기 위해 프로세서(17)는 가변 파라미터 M을 증가시키고 G를 감소시켜 고유진동수를 감소시킨다.
프로세서(17)는 가변 파라미터의 조절을 반영한 제어신호를 생성하여 액츄에이터로 출력하고(520), 액츄에이터는 제어신호에 대응한 토크를 발생시켜 사용자의 보행을 보조한다(530). 입력부(50)를 통해 가변특성에 대한 조절명령이 입력되면, 프로세서(17)는 조절명령에 대응하여 전술한 것처럼 가변 파라미터들을 조절하고, 조절된 가변 파라미터에 따라 액츄에이터가 동작하도록 액츄에이터로 제어신호를 출력한다. 액츄에이터는 프로세서(17)로부터 출력된 제어신호에 따라 토크를 발생시켜 사용자가 원하는 성능으로 사용자의 보행을 보조한다. 이러한, 프로세서(17)의 가변 파라미터의 조절과 그에 대응한 액츄에이터의 구동은 입력부(50)를 통한 조절명령의 변화에 대응하여 실시간으로 수행된다.
1 : 보행보조장치
2 : 보행보조부
10 : 본체부
50 : 입력부
17 : 프로세서

Claims (24)

  1. 보행보조장치의 가변특성을 조절하도록 마련되는 입력부;
    상기 입력부를 통한 가변특성의 조절에 대응하여, 상기 가변특성의 조절에 관련된 가변 파라미터를 조절하는 프로세서; 및
    상기 가변특성이 변하도록, 상기 가변 파라미터의 조절에 대응하여 변화된 조력(assist power)을 출력하는 액츄에이터;를 포함하는 보행보조장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가변특성은 상기 조력의 크기, 상기 보행보조장치의 반응속도 및 상기 보행보조장치 모션의 부드러움 중 적어도 하나를 포함하는 보행보조장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가변 파라미터는 관절의 회전에 따라 변하는 질량, 코리올리힘 및 중력을 반영하는 파라미터 중 적어도 하나를 포함하는 보행보조장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 가변특성의 조절에 대응하여, 상기 가변특성의 조절에 관련된 부하토크(load torque)의 시간응답특성을 조절하는 보행보조장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 시간응답특성은 오버슈트, 상승시간(rise time) 및 정착시간(settling time) 중 적어도 하나를 포함하는 보행보조장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 가변특성 중 조력의 크기의 조절에 대응하여 상기 시간응답특성 중 오버슈트를 조절하는 보행보조장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 가변특성 중 보행보조장치의 반응속도의 조절에 대응하여 상기 시간응답특성 중 상승시간을 조절하는 보행보조장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 가변특성 중 보행보조장치 모션의 부드러움의 조절에 대응하여 상기 시간응답특성 중 정착시간을 조절하는 보행보조장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 가변특성 중 조력의 크기의 조절에 대응하여 상기 가변 파라미터 중 관절의 회전에 따라 변하는 코리올리힘을 반영하는 파라미터 조절하는 보행보조장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 가변특성 중 보행보조장치의 반응속도의 조절에 대응하여 상기 가변 파라미터 중 관절의 회전에 따라 변하는 질량 또는 중력을 반영하는 파라미터를 조절하는 보행보조장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 가변특성 중 보행보조장치의 모션의 부드러움의 조절에 대응하여 상기 가변 파라미터 중 관절의 회전에 따라 변하는 질량 또는 중력을 반영하는 파라미터를 조절하는 보행보조장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 입력부는 상기 가변특성을 조절하기 위한 버튼, 다이얼, 조이스틱, 트랙볼, 음성인식장치, 동작인식장치 중 적어도 하나를 포함하는 보행보조장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 입력부는 미리 정해진 세팅에 따라 상기 가변특성을 자동으로 조절하기 위한 자동버튼을 포함하는 보행보조장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 자동버튼을 통한 명령이 입력되면, 상기 프로세서는 상기 가변특성 중 조력의 크기, 보행보조장치의 반응속도 및 보행보조장치 모션의 부드러움 중 적어도 하나에 관련된 가변 파라미터를 미리 정해진 세팅에 따라 조절하는 보행보조장치.
  15. 조력의 크기, 보행보조장치의 반응속도 및 상기 보행보조장치 모션의 부드러움 중 적어도 하나를 포함하는 상기 보행보조장치의 가변특성들의 조절을 위한 사용자 인터페이스를 구비하는 입력부; 및
    상기 사용자 인터페이스를 통한 상기 가변특성들의 조절에 대응하여 상기 가변특성들이 변하도록 변화된 조력을 출력하는 액츄에이터;를 포함하는 보행보조장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 사용자 인터페이스를 통한 상기 가변특성의 조절에 대응하여 상기 가변특성의 조절에 관련된 가변 파라미터를 조절하는 프로세서;를 더 포함하는 보행보조장치.
  17. 입력부에서 가변특성의 조절명령을 입력 받는 단계;
    프로세서에서 상기 가변특성의 조절명령에 대응하여 상기 가변특성의 조절에 관련된 가변 파라미터를 조절하는 단계; 및
    액츄에이터에서 상기 가변 파라미터의 조절에 대응하여 변화된 조력을 출력하는 단계;를 포함하는 보행보조장치의 제어방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 가변 파라미터를 조절하는 단계는,
    상기 프로세서에서 상기 가변특성 중 조력의 크기의 조절명령에 대응하여 상기 가변 파라미터 중 관절의 회전에 따라 변하는 코리올리힘을 반영한 파라미터를 조절하는 단계;를 포함하는 보행보조장치의 제어방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 가변 파라미터를 조절하는 단계는,
    상기 프로세서에서 상기 가변특성 중 보행보조장치의 반응속도의 조절명령에 대응하여 상기 가변 파라미터 중 관절의 회전에 따라 변하는 질량 또는 중력을 반영한 파라미터를 조절하는 단계;를 포함하는 보행보조장치의 제어방법.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 가변 파라미터를 조절하는 단계는,
    상기 프로세서에서 상기 가변특성 중 보행보조장치의 모션의 부드러움의 조절명령에 대응하여 상기 가변 파라미터 중 관절의 회전에 따라 변하는 질량 또는 중력을 반영한 파라미터를 조절하는 단계;를 포함하는 보행보조장치의 제어방법.
  21. 제17항에 있어서,
    상기 가변 파라미터를 조절하는 단계는,
    상기 프로세서에서 상기 가변특성의 조절명령에 대응하여 상기 가변특성의 조절에 관련된 부하토크의 시간응답특성을 조절하는 단계;를 포함하는 보행보조장치의 제어방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 가변 파라미터를 조절하는 단계는,
    상기 프로세서에서 상기 가변특성 중 조력의 크기의 조절명령에 대응하여, 상기 시간응답특성 중 오버슈트를 조절하는 단계;를 포함하는 보행보조장치의 제어방법.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 가변 파라미터를 조절하는 단계는,
    상기 프로세서에서 상기 가변특성 중 보행보조장치의 반응속도의 조절명령에 대응하여, 상기 시간응답특성 중 상승시간을 조절하는 단계;를 포함하는 보행보조장치의 제어방법.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 가변 파라미터를 조절하는 단계는,
    상기 프로세서에서 상기 가변특성 중 보행보조장치 모션의 부드러움의 조절명령에 대응하여, 상기 시간응답특성 중 정착시간을 조절하는 단계;를 포함하는 보행보조장치의 제어방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102342072B1 (ko) * 2014-10-14 2021-12-22 삼성전자주식회사 보행 보조를 제어하기 위한 장치 및 그 방법
KR102365191B1 (ko) * 2014-10-20 2022-02-18 삼성전자주식회사 사용자의 동작을 인식하기 위한 장치 및 방법
KR102485718B1 (ko) * 2015-08-11 2023-01-06 삼성전자주식회사 보행 보조 장치의 토크 계산 방법 및 장치
KR102384150B1 (ko) 2015-11-04 2022-04-08 삼성전자주식회사 조인트 어셈블리 및 이를 포함하는 운동 보조 장치
WO2017105547A1 (en) * 2015-12-14 2017-06-22 Parker-Hannifin Corporation Control system utilizing a mobile application for a legged mobility exoskeleton device
WO2017122502A1 (ja) * 2016-01-15 2017-07-20 株式会社クボタ アシスト器具
JP6671179B2 (ja) * 2016-01-15 2020-03-25 株式会社クボタ アシスト器具
US11110024B2 (en) * 2016-08-17 2021-09-07 Power Assist International Corporation Wearable assist robot apparatus
JP6508167B2 (ja) * 2016-11-11 2019-05-08 トヨタ自動車株式会社 歩行訓練システム
JP2020512039A (ja) * 2016-12-08 2020-04-23 セイスミック ホールディングス インコーポレイテッド 補助外装スーツと共に使用するパッチシステム
KR102055677B1 (ko) * 2017-02-02 2019-12-13 엘지전자 주식회사 이동 로봇 및 그 제어방법
WO2018222257A1 (en) * 2017-06-02 2018-12-06 Ohio State Innovation Foundation Active robotic walker and associated method
US11607580B2 (en) 2017-08-18 2023-03-21 Jack D Christy VARRI, a vertical running machine, vertical, anti-gravity, rehabilitation, recovery, impact resistant
CN112571401B (zh) * 2019-09-28 2024-02-23 深圳市迈步机器人科技有限公司 一种动力外骨骼
CN112263439A (zh) * 2020-10-26 2021-01-26 重庆电子工程职业学院 一种助力行走装置
CN114193511A (zh) * 2021-12-06 2022-03-18 电子科技大学 一种基于imu的下肢外骨骼支撑域测量方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05301196A (ja) * 1992-04-28 1993-11-16 Canon Inc ロボット制御系パラメータ調整装置
JP2004114292A (ja) * 2002-09-23 2004-04-15 Honda Motor Co Ltd 人間アシスト・システムにおける重力補償方法および重力補償を備えた人間アシスト・システム
JP2012135486A (ja) * 2010-12-27 2012-07-19 Cyberdyne Inc 装着式動作補助装置、そのインタフェース装置及びプログラム

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3811086A1 (de) * 1987-04-03 1988-10-20 Hitachi Ltd Pid-reglersystem
US5961541A (en) * 1996-01-02 1999-10-05 Ferrati; Benito Orthopedic apparatus for walking and rehabilitating disabled persons including tetraplegic persons and for facilitating and stimulating the revival of comatose patients through the use of electronic and virtual reality units
US7153242B2 (en) * 2001-05-24 2006-12-26 Amit Goffer Gait-locomotor apparatus
CN100581459C (zh) * 2001-06-29 2010-01-20 本田技研工业株式会社 关节力和关节力矩的反馈估计
US7251593B2 (en) * 2001-10-29 2007-07-31 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Simulation system, method and computer-readable medium for human augmentation devices
JP4178186B2 (ja) * 2003-08-21 2008-11-12 国立大学法人 筑波大学 装着式動作補助装置、装着式動作補助装置の制御方法および制御用プログラム
JP4178187B2 (ja) 2005-01-26 2008-11-12 国立大学法人 筑波大学 装着式動作補助装置及び制御用プログラム
JP4417300B2 (ja) * 2005-07-13 2010-02-17 本田技研工業株式会社 歩行補助装置
US20080009771A1 (en) * 2006-03-29 2008-01-10 Joel Perry Exoskeleton
JP4185108B2 (ja) * 2006-04-06 2008-11-26 本田技研工業株式会社 運動管理システム
JP5557529B2 (ja) * 2006-09-19 2014-07-23 マイオモ インコーポレイテッド 動力で作動する矯正デバイス
JP4271712B2 (ja) 2007-10-15 2009-06-03 本田技研工業株式会社 運動補助装置
JP2010110564A (ja) 2008-11-10 2010-05-20 Honda Motor Co Ltd 歩行補助装置
JP5494218B2 (ja) 2010-05-17 2014-05-14 トヨタ自動車株式会社 歩行支援装置の遊脚立脚判定アルゴリズムの閾値調整方法
JP5083461B2 (ja) * 2010-06-21 2012-11-28 トヨタ自動車株式会社 脚支援装置
CN101926772A (zh) 2010-08-02 2010-12-29 南京农业大学 兽用卡介菌多糖核酸脂质组合物及其冻干制剂
WO2012027336A1 (en) * 2010-08-23 2012-03-01 The Regents Of The University Of California Orthesis system and methods for control of exoskeletons
JP5393634B2 (ja) * 2010-10-13 2014-01-22 本田技研工業株式会社 歩行補助装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05301196A (ja) * 1992-04-28 1993-11-16 Canon Inc ロボット制御系パラメータ調整装置
JP2004114292A (ja) * 2002-09-23 2004-04-15 Honda Motor Co Ltd 人間アシスト・システムにおける重力補償方法および重力補償を備えた人間アシスト・システム
JP2012135486A (ja) * 2010-12-27 2012-07-19 Cyberdyne Inc 装着式動作補助装置、そのインタフェース装置及びプログラム

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160026405A (ko) * 2014-09-01 2016-03-09 삼성전자주식회사 토크 패턴을 조정하기 위한 장치 및 방법
KR20210055648A (ko) * 2014-09-01 2021-05-17 삼성전자주식회사 토크 패턴을 조정하기 위한 장치 및 방법
US11628117B2 (en) 2014-09-01 2023-04-18 Samsung Electronics Co., Ltd. Torque pattern adjustment apparatus and method for adjusting torque pattern using the same
US11844740B2 (en) 2014-09-01 2023-12-19 Samsung Electronics Co., Ltd. Torque pattern adjustment apparatus and method for adjusting torque pattern using the same
CN111358659A (zh) * 2018-12-25 2020-07-03 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 一种机器人的助力控制方法、***及下肢康复机器人
KR20220102180A (ko) * 2021-01-11 2022-07-20 김재민 가속 충격량 최소화 구조를 포함하는 웨어러블 로봇

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