KR20110076418A - 사용자 의도 추종형 보행보조 로봇용 센서 시스템 - Google Patents

사용자 의도 추종형 보행보조 로봇용 센서 시스템 Download PDF

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KR20110076418A
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Abstract

본 발명은 사용자 의도 추종형 보행보조 로봇용 센서 시스템에 관한 것으로서, 사용자 의도 추종형 보행보조 로봇의 양쪽 신발 바닥에 각각 설치되며, 사용자가 보행보조 로봇을 착용한 상태에서의 신발 바닥과 지면과의 접촉여부 및 사용자의 양발의 압력 변화에 따른 무게 중심의 이동을 감지하여, 미리 설정된 소정 범위값 내에서 상기 감지에 상응하는 값을 각각 출력하는 다수의 발바닥 압력 센서; 상기 사용자 의도 추종형 보행보조 로봇의 크러치(crutch;목다리)의 하단부에 설치되며, 크러치의 하단부와 지면과의 접촉여부를 감지하여, 미리 설정된 소정 범위값 내에서 상기 감지에 상응하는 값을 출력하는 크러치 압력 센서; 및 상기 사용자 의도 추종형 보행보조 로봇의 주몸체부에 설치되며, 상기 발바닥 압력 센서 및 크러치 압력 센서로부터의 출력값을 각각 입력받아 처리하고, 사용자의 의도대로 상기 보행보조 로봇이 동작할 수 있도록 상기 처리에 상응하는 명령을 출력하는 정보처리장치를 포함한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 보행보조 로봇의 발다닥 및 크러치에 압력 센서를 각각 설치하고, 그 압력 센서들의 감지 신호에 의해 사용자의 의도를 파악하도록 되어 있어 사용자의 의도를 정확하게 파악하여 전달할 수 있고, 이에 따라 로봇이 사용자의 의도대로 정확한 동작을 수행할 수 있다.

Description

사용자 의도 추종형 보행보조 로봇용 센서 시스템{Sensor system for a user's intention following and walk supporting robot}
본 발명은 사용자 의도 추종형 보행보조 로봇에 관한 것으로서, 더 상세하게는 사용자의 의도를 정확하게 파악하여 전달함으로써 로봇이 사용자의 의도대로 작동될 수 있도록 하는 사용자 의도 추종형 보행보조 로봇용 센서 시스템에 관한 것이다.
보행 보조 및 보행 훈련용 로봇은 하지가 마비된 환자 등을 대상으로 하여, 보행을 보조하고 재활을 돕도록 고안된 로봇이다. 이러한 기존의 로봇들은 고정된 기구를 사용자가 착용하고 트래드밀(treadmill) 위에서 로봇 기구가 동작하는 것에 따라 보행을 수행하는 방식과, 고정된 기구가 아닌 외골격 로봇 기구를 착용하여 실제 환경을 보행하는 방식의 두 가지로 나뉜다. 이러한 로봇 중 후자의 방식을 채용한 로봇의 경우 사용자의 의도를 정확히 파악하여 사용자의 뜻에 따라 보행을 수행해야 하는데, 따라서 이것은 상당히 중요한 문제라고 할 수 있다.
착용용 보행보조 로봇은 인간의 신체에 착용되어 신체의 일부처럼 작용하게 된다. 따라서 착용자의 의도를 정확하게 파악하고 동작해야 한다. 예를 들면, 사용 자는 걸음을 시작할 준비가 안되었는데 로봇이 걷기 시작하면, 사용자는 놀라거나, 넘어지는 등 위험하게 된다. 역으로 사용자는 걸음을 시작하고 싶은데 로봇이 감지 못하여 동작을 안하거나 늦게 시작한다면, 사용자는 답답함을 느끼게 되고 불편하게 될 것이다. 이와 같이 사람과 로봇 사이의 의사 전달이 매우 중요하다. 착용용 보조로봇의 경우 가격, 무게, 크기 등의 이유로 지능 부분은 사람이 담당하게 하고 로봇은 단순히 사람이 부족한 근력 등을 지원하는 형태이다. 따라서 착용용 보조로봇의 경우 로봇이 스스로 판단하는 기능은 없다.
사람이 로봇에게 명령을 전달하는 방법은 음성, 조작 등이 가능하다. 그러나, 음성의 경우 매번 동작할 때마다 말해야 하는 어려움이 있어 실용적이지 못하다. 또한 조작의 경우는 보행보조 로봇 착용자가 크러치(crutch;목다리)를 잡고 있어 실질적으로 채택하기 어려운 점이 있다.
본 발명은 이상과 같은 사항을 감안하여 창출된 것으로서, 보행 보조 및 보행 훈련을 위한 로봇 중 사용자가 착용하여 실제 환경을 보행할 수 있도록 돕는 외골격 로봇을 위한 것으로, 사용자의 의도를 정확하게 파악하여 전달함으로써 로봇 이 사용자의 의도대로 작동될 수 있도록 하는 사용자 의도 추종형 보행보조 로봇용 센서 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 사용자 의도 추종형 보행보 조 로봇용 센서 시스템은,
사용자 의도 추종형 보행보조 로봇의 양쪽 신발 바닥에 각각 설치되며, 사용자가 보행보조 로봇을 착용한 상태에서의 신발 바닥과 지면과의 접촉여부 및 사용자의 양발의 압력 변화에 따른 무게 중심의 이동을 감지하여, 미리 설정된 소정 범위값 내에서 상기 감지에 상응하는 값을 각각 출력하는 다수의 발바닥 압력 센서;
상기 사용자 의도 추종형 보행보조 로봇의 크러치(crutch;목다리)의 하단부에 설치되며, 크러치의 하단부와 지면과의 접촉여부를 감지하여, 미리 설정된 소정 범위값 내에서 상기 감지에 상응하는 값을 출력하는 크러치 압력 센서; 및
상기 사용자 의도 추종형 보행보조 로봇의 주몸체부에 설치되며, 상기 발바닥 압력 센서 및 크러치 압력 센서로부터의 출력값을 각각 입력받아 처리하고, 사용자의 의도대로 상기 보행보조 로봇이 동작할 수 있도록 상기 처리에 상응하는 명령을 출력하는 정보처리장치를 포함하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 상기 발바닥 압력 센서로는 FSR(Force Sensing Resistor) 센서가 사용될 수 있으며, 양쪽 신발 바닥에 각각 8개씩의 센서가 설치된다.
그리고, 상기 각 발바닥 압력 센서들은 0∼255의 범위 내의 값을 각각 출력한다.
또한, 상기 크러치 압력 센서로는 마찬가지로 FSR 센서가 사용될 수 있으며, 각 크러치 별로 적어도 한 개의 센서가 설치된다.
또한, 상기 크러치 압력 센서도 0∼255의 범위 내의 값을 출력한다.
또한, 상기 정보처리장치는 상기 각 발바닥 압력 센서들로부터의 출력값을 입력받아 평균값을 구하고, 양쪽 발바닥 압력 센서의 평균값이 100 이상일 경우 신발 바닥과 지면과의 접촉이 있는 것으로 판단하고, 양쪽 발바닥 압력 센서의 평균값이 100 이상이고, 감지된 센서의 개수가 4개 이상일 경우 체중의 쏠림이 있는 것으로 판단하며, 양쪽 발바닥 압력 센서의 평균값으로 공분산 계산하여 공분산값이 미리 설정된 기준값 이상일 경우 양 발의 무게 중심의 이동이 있는 것으로 판단하여 각각의 경우에 상응하는 명령을 출력한다.
또한, 상기 정보처리장치는 상기 크러치 압력 센서에 대해서도 마찬가지로 각 크러치 압력 센서로부터의 출력값을 입력받아 평균값을 구하고, 그 평균값이 100 이상일 경우 크러치 하단부와 지면과의 접촉이 있는 것으로 판단하여 이에 상응하는 명령을 출력한다.
또한, 상기 정보처리장치는 상기 발바닥 압력 센서 및 크러치 압력 센서로부터 입력받은 정보를 짧은 시간 간격(예를 들면, 33ms의 간격)으로 처리한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 보행보조 로봇의 발다닥 및 크러치에 압력 센서를 각각 설치하고, 그 압력 센서들의 감지 신호에 의해 사용자의 의도를 파악하도록 되어 있어 사용자의 의도를 정확하게 파악하여 전달할 수 있고, 이에 따라 로봇이 사용자의 의도대로 정확한 동작을 수행할 수 있다. 따라서, 기존의 보행보조 로봇이 사용자의 음성 입력 또는 콘솔 입력을 통해 사용자의 의도를 인식하던 방식에서의 문제점, 즉 매번 음성을 입력해야 하고, 크러치를 잡고 있는 상태에서의 조작의 어려움을 근본적으로 해결할 수 있으며, 하체 마비 환자들이 보다 편리하고 자연스럽게 보행 보조 로봇을 이용할 수 있도록 하는 효과가 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 사용자 의도 추종형 보행보조 로봇용 센서 시스템의 전체 구성을 개략적으로 보여주는 블록도이고, 도 2는 센서 시스템의 발바닥 압력 센서의 배치 구조를 보여주는 도면이며, 도 3은 센서 시스템이 채용된 사용자 의도 추종형 보행보조 로봇을 사용자가 착용한 상태를 보여주는 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 사용자 의도 추종형 보행보조 로봇용 센서 시스템은 발바닥 압력 센서(110), 크러치 압력 센서(120) 및 정보처리장치(130)를 포함한다.
상기 발바닥 압력 센서(110)는 사용자 의도 추종형 보행보조 로봇(300)의 양쪽 신발(320) 바닥에 각각 설치되며, 사용자가 보행보조 로봇(300)을 착용한 상태에서의 신발(320) 바닥과 지면과의 접촉여부 및 사용자의 양발의 압력 변화에 따른 무게 중심의 이동을 감지하여, 미리 설정된 소정 범위값 내에서 상기 감지에 상응하는 값을 각각 출력한다. 이러한 발바닥 압력 센서(110)는 다수개가 설치된다. 여기서, 이와 같은 발바닥 압력 센서(110)로는 FSR(Force Sensing Resistor) 센서가 사용될 수 있으며, 양쪽 신발 바닥에 각각 8개씩의 센서가 설치된다. 그리고, 상기 각 발바닥 압력 센서(110)들은 신발(320) 바닥과 지면과의 접촉여부 및 사용자의 양발의 압력 변화에 따른 무게 중심의 이동을 감지하여 0∼255의 범위 내의 값을 각각 출력한다.
상기 크러치 압력 센서(120)는 사용자 의도 추종형 보행보조 로봇(300)의 크러치(crutch;목다리)(330)의 하단부에 설치되며, 크러치(330)의 하단부와 지면과의 접촉여부를 감지하여, 미리 설정된 소정 범위값 내에서 상기 감지에 상응하는 값을 출력한다. 여기서, 이 크러치 압력 센서(120)로는 마찬가지로 FSR 센서가 사용될 수 있으며, 각 크러치 별로 적어도 한 개의 센서가 설치된다. 또한, 이 크러치 압력 센서(120)도 크러치(330)의 하단부와 지면과의 접촉여부를 감지하여 0∼255의 범위 내의 값을 출력한다.
상기 정보처리장치(130)는 사용자 의도 추종형 보행보조 로봇(300)의 주몸체부(310)에 설치되며, 상기 발바닥 압력 센서(110) 및 크러치 압력 센서(120)로부터의 출력값을 각각 입력받아 처리하고, 사용자의 의도대로 상기 보행보조 로봇(300)이 동작할 수 있도록 상기 처리에 상응하는 명령을 출력한다.
이상과 같은 정보처리장치(130)는 상기 각 발바닥 압력 센서(110)들로부터의 출력값을 입력받아 평균값을 구하고, 양쪽 발바닥 압력 센서(110)의 평균값이 100 이상일 경우 신발 바닥과 지면과의 접촉이 있는 것으로 판단하고, 양쪽 발바닥 압력 센서(110)의 평균값이 100 이상이고, 감지된 센서의 개수가 4개 이상일 경우 체중의 쏠림이 있는 것으로 판단하며, 양쪽 발바닥 압력 센서(110)의 평균값으로 공분산 계산하여 공분산값이 미리 설정된 기준값 이상일 경우 양 발의 무게 중심의 이동이 있는 것으로 판단하여 각각의 경우에 상응하는 명령을 출력한다.
또한, 상기 정보처리장치(130)는 상기 크러치 압력 센서(120)에 대해서도 마찬가지로 각 크러치 압력 센서(120)로부터의 출력값을 입력받아 평균값을 구하고, 그 평균값이 100 이상일 경우 크러치 하단부와 지면과의 접촉이 있는 것으로 판단하여 이에 상응하는 명령을 출력한다.
또한, 상기 정보처리장치(130)는 상기 발바닥 압력 센서(110) 및 크러치 압력 센서(120)로부터 입력받은 정보를 짧은 시간 간격(예를 들면, 33ms의 간격)으로 처리한다.
또한, 이상과 같은 정보처리장치(130)는 사용자 의도 추종형 보행보조 로봇의 주제어부(미도시)와는 별개의 하나의 독립된 장치로 마련될 수도 있고, 사용자 의도 추종형 보행보조 로봇의 주제어부가 그 역할을 대행하도록 구성될 수도 있다. 후자와 같이 구성될 경우에는 보행보조 로봇의 주제어부에는 위에서 설명한 바와 같은 정보처리장치(130)가 수행하는 기능을 수행할 수 있도록 하는 제어 프로그램이 탑재된다. 또한, 이상과 같은 정보처리장치(130)로는 일반적인 마이크로프로세서나 소형 컴퓨터 시스템이 사용될 수 있다.
그러면, 이상과 같은 본 발명의 사용자 의도 추종형 보행보조 로봇용 센서 시스템의 동작 및 운용과 관련하여 설명해 보기로 한다.
본 발명의 사용자 의도 추종형 보행보조 로봇용 센서 시스템의 정보처리장치 (130)가 사용자의 의도대로 정확하게 동작 명령을 출력하도록 하기 위해 본 발명에서는 로봇의 상태를 도 4와 같이 총 8가지의 상태로 정의한다.
즉, 사용자가 로봇을 착용한 이후인 "Installed" 상태(401), 사용자가 로봇을 착용하고 앉아 있는 상태인 "Sat" 상태(402), 사용자가 로봇을 차고 일어서는 "Standing-up" 상태(403), 로봇을 착용하고 서있는 상태인 "Standing" 상태(404), 로봇이 걷는 상태인 "Walking" 상태(405), 로봇의 동작을 정지시키는 상태인 "Stopping" 상태(406), 로봇이 정지되어 있는 상태인 "Stopped" 상태(407), 사용자가 로봇을 착용하고 앉는 중인 "Sitting-down" 상태(408)로 정의한다.
본 발명의 사용자 의도 추종형 보행보조 로봇용 센서 시스템의 각 센서들의 출력값은 로봇의 현재 상태에 따라서 다르게 처리된다. 즉, 로봇이 사용자의 의도를 파악해서 처리해야 하는 상태는 다음의 상태 이동들이다.
1) Sat → Standing-up
Sat → Standing-up은 사용자가 앉아서 로봇을 착용하고 난 이후 앉은 상태에서 일어서는 상태로의 전이를 의미한다. 이때 사용되는 센서와 역할은 아래의 표와 같다.
의도 감지에 사용되는 센서 의도 감지 방법
발바닥 압력 센서 체중 쏠림 감지
로봇이 앉아 있는 상태에서 일어서는 동작을 하기 위해서는 로봇의 발 부분에 사용자의 체중이 쏠려야 한다. 따라서 이것을 감지하기 위해서 발바닥 압력 센서(110)가 사용된다.
2) Standing-up → Standing
Standing-up → Standing은 로봇이 일어서는 도중에서 완전히 일어서서 서 있는 상태로의 전의를 의미한다. 이때 사용되는 센서와 역할은 아래의 표와 같다.
의도 감지에 사용되는 센서 의도 감지 방법
발바닥 압력 센서 지면의 접촉 감지
로봇이 Standing-up 상태를 거치면 앉은 상태에서 일어서게 된다. 로봇이 완전히 일어섰는지를 판단하기 위해 발바닥 압력 센서(110)의 출력값을 이용한다.
3) Standing → Walking
Standing → Walking은 서있는 상태에서 첫 걸음을 내딛기 시작하는 상태이다. 이때 크러치 압력 센서(120)와 발바닥 압력 센서(110)를 사용해서 감지한다. 각 센서의 역할은 다음 표와 같다.
의도 감지에 사용되는 센서 의도 감지 방법
크러치 압력 센서 지면의 접촉 감지
발바닥 압력 센서 양발의 무게중심 이동 감지
로봇이 서있는 상태에서 처음 보행을 하기 위해서, 사용자는 크러치(330)를 땅에 짚고 보행하려는 다리의 반대쪽으로 몸의 중심을 이동할 것이다. 정보처리장치(130)는 이것을 위의 표의 방법으로 감지하여 로봇에게 보행의 명령을 내린다.
4) Walking
Walking 상태에서 계속 걸음을 옮기는 상태이다. 이때 크러치 압력 센서 (120)와 발바닥 압력 센서(110)를 사용해서 사용자의 의도를 감지한다. 각 센서의 역할은 다음의 표와 같다.
의도 감지에 사용되는 센서 의도 감지 방법
크러치 압력 센서 지면의 접촉 감지
발바닥 압력 센서 양발의 무게중심 이동 감지
로봇이 계속 보행을 하기 위해서, 사용자는 크러치(330)를 땅에 짚고 보행 하려는 다리의 반대쪽으로 몸의 중심을 이동할 것이다. 정보처리장치(130)는 이것 을 위의 표의 방법으로 감지하여 로봇에게 보행의 명령을 내린다.
5) Standing → Sitting-down
사용자가 로봇을 착용하고 일어서 있는 상태인 Standing 상태(404)에서 앉는 상태로 전이하는 과정인 Sitting-down(408)을 유발하기 위해서는 크러치 압력 센서 (120)의 값이 사용된다. 크러치 압력 센서(120)의 역할 및 감지는 다음의 표와 같다.
의도 감지에 사용되는 센서 의도 감지 방법
크러치 압력 센서 지면의 접촉 감지
로봇을 착용하고 서있는 상태에서 앉기 위해서 크러치 압력 센서(120)의 출력값을 이용한다. 크러치 압력 센서(120)가 지면에 접촉하였다는 사실을 정보처리장치(130)가 판단하면, 로봇에 앉는 동작을 명령하여 로봇과 사용자는 앉게 된다.
이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 사용자 의도 추종형 보행보조 로봇용 센서 시스템은 보행보조 로봇의 발다닥 및 크러치에 압력 센서를 각각 설치하여, 그 압력 센서들의 감지 신호에 의해 사용자의 의도를 파악하도록 되어 있어 사용자의 의도를 정확하게 파악하여 전달할 수 있고, 이에 따라 로봇이 사용자의 의도대로 정확한 동작을 수행할 수 있다. 따라서, 기존의 보행보조 로봇이 사용자의 음성 입력 또는 콘솔 입력을 통해 사용자의 의도를 인식하던 방식에서의 문제점, 즉 매번 음성을 입력해야 하고, 크러치를 잡고 있는 상태에서의 조작의 어려움을 근본적으로 해결할 수 있으며, 하체 마비 환자들이 보다 편리하고 자연스럽게 보행 보조 로봇을 이용할 수 있도록 하는 효과가 있다.
이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변경, 응용될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 다음의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 사용자 의도 추종형 보행보조 로봇용 센서 시스템의 전체 구성을 개략적으로 보여주는 블록도.
도 2는 도 1의 센서 시스템의 발바닥 압력 센서의 배치 구조를 보여주는 도면.
도 3은 도 1의 센서 시스템이 채용된 사용자 의도 추종형 보행보조 로봇을 사용자가 착용한 상태를 보여주는 도면.
도 4는 도 1의 센서 시스템이 채용된 사용자 의도 추종형 보행보조 로봇의 8가지의 상태로 정의된 각 상태 및 상태의 변화 과정을 보여주는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110...발바닥 압력 센서 120...크러치(crutch) 압력 센서
130...정보처리장치 300...보행보조 로봇
310...주몸체부 320...보행보조 로봇의 신발
330...크러치

Claims (10)

  1. 사용자 의도 추종형 보행보조 로봇의 양쪽 신발 바닥에 각각 설치되며, 사용자가 보행보조 로봇을 착용한 상태에서의 신발 바닥과 지면과의 접촉여부 및 사용자의 양발의 압력 변화에 따른 무게 중심의 이동을 감지하여, 미리 설정된 소정 범위값 내에서 상기 감지에 상응하는 값을 각각 출력하는 다수의 발바닥 압력 센서;
    상기 사용자 의도 추종형 보행보조 로봇의 크러치(crutch;목다리)의 하단부에 설치되며, 크러치의 하단부와 지면과의 접촉여부를 감지하여, 미리 설정된 소정 범위값 내에서 상기 감지에 상응하는 값을 출력하는 크러치 압력 센서; 및
    상기 사용자 의도 추종형 보행보조 로봇의 주몸체부에 설치되며, 상기 발바닥 압력 센서 및 크러치 압력 센서로부터의 출력값을 각각 입력받아 처리하고, 사용자의 의도대로 상기 보행보조 로봇이 동작할 수 있도록 상기 처리에 상응하는 명령을 출력하는 정보처리장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 사용자 의도 추종형 보행보조 로봇용 센서 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발바닥 압력 센서는 FSR(Force Sensing Resistor) 센서인 것을 특징으로 하는 사용자 의도 추종형 보행보조 로봇용 센서 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 발바닥 압력 센서는 사용자 의도 추종형 보행보조 로봇의 양쪽 신발 바닥에 각각 8개씩 설치되는 것을 특징으로 하는 사용자 의도 추종형 보행보조 로봇용 센서 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 각 발바닥 압력 센서들은 0∼255의 범위 내의 값을 각각 출력하는 것을 특징으로 하는 사용자 의도 추종형 보행보조 로봇용 센서 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 크러치 압력 센서는 FSR 센서인 것을 특징으로 하는 사용자 의도 추종형 보행보조 로봇용 센서 시스템.
  6. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 크러치 압력 센서는 각 크러치 별로 적어도 한 개가 설치되는 것을 특징으로 하는 사용자 의도 추종형 보행보조 로봇용 센서 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 크러치 압력 센서는 0∼255의 범위 내의 값을 출력하는 것을 특징으로 하는 사용자 의도 추종형 보행보조 로봇용 센서 시스템.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 정보처리장치는 상기 각 발바닥 압력 센서들로부터의 출력값을 입력받아 평균값을 구하고, 양쪽 발바닥 압력 센서의 평균값이 100 이상일 경우 신발 바닥과 지면과의 접촉이 있는 것으로 판단하고, 양쪽 발바닥 압력 센서의 평균값이 100 이상이고, 감지된 센서의 개수가 4개 이상일 경우 체중의 쏠림이 있는 것으로 판단하며, 양쪽 발바닥 압력 센서의 평균값으로 공분산 계산하여 공분산값이 미리 설정된 기준값 이상일 경우 양 발의 무게 중심의 이동이 있는 것으로 판단하여 각각의 경우에 상응하는 명령을 출력하는 것을 특징으로 하는 사용자 의도 추종형 보행보조 로봇용 센서 시스템.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 정보처리장치는 상기 각 크러치 압력 센서로부터의 출력값을 입력받아 평균값을 구하고, 그 평균값이 100 이상일 경우 크러치 하단부와 지면과의 접촉이 있는 것으로 판단하여 이에 상응하는 명령을 출력하는 것을 특징으로 하는 사용자 의도 추종형 보행보조 로봇용 센서 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 정보처리장치는 상기 발바닥 압력 센서 및 크러치 압력 센서로부터 입력받은 정보를 33ms의 간격으로 처리하는 것을 특징으로 하는 사용자 의도 추종형 보행보조 로봇용 센서 시스템.
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Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101219795B1 (ko) * 2011-10-26 2013-01-09 한양대학교 에리카산학협력단 근력 지원용 착용형 로봇
DE102012106395A1 (de) 2011-08-01 2013-02-07 Hyundai Motor Company Öffnung-Platte für Motorbefestigung, die mit magnetorheologischer Flüssigkeit gefüllt ist
KR101233649B1 (ko) * 2011-10-26 2013-02-15 한양대학교 에리카산학협력단 근력 지원용 착용형 로봇
KR101314321B1 (ko) * 2012-07-03 2013-10-02 현대로템 주식회사 착용형 로봇의 관절 구조체
KR101357206B1 (ko) * 2012-07-03 2014-02-03 현대로템 주식회사 착용형 로봇 및 이를 이용한 착용자의 보행 의도 판단 방법
WO2014210495A1 (en) * 2013-06-27 2014-12-31 Better Walk, Inc. Mobility aids and related methods
KR101534939B1 (ko) * 2013-11-13 2015-07-07 현대자동차주식회사 보행 로봇 제어방법
KR20150084444A (ko) * 2014-01-14 2015-07-22 삼성전자주식회사 로봇 및 로봇의 제어 방법
US9102066B2 (en) 2012-12-27 2015-08-11 Hyundai Motor Company Robotic shoe
KR20160049638A (ko) * 2014-10-28 2016-05-10 한국기계연구원 슬립 측정이 가능한 보행 보조기기
WO2016099016A1 (ko) * 2014-12-19 2016-06-23 한국산업기술대학교산학협력단 보행 재활 로봇의 무게 중심 추정 시스템 및 방법
USD883651S1 (en) 2018-01-03 2020-05-12 Better Walk, Inc. Joint stabilization sock
US10835442B2 (en) 2014-10-20 2020-11-17 Samsung Electronics Co., Ltd Method and apparatus for recognizing user motion
CN113110438A (zh) * 2021-04-08 2021-07-13 北京机械设备研究所 牵引车自动跟随控制系统、方法及装置
CN114642573A (zh) * 2021-04-20 2022-06-21 安杰莱科技(杭州)有限公司 一种康复用外骨骼
USD989472S1 (en) 2021-04-02 2023-06-20 Better Walk, Inc. Sock

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102163284B1 (ko) 2013-09-26 2020-10-08 삼성전자주식회사 착용형 로봇 및 그 제어 방법
KR101556117B1 (ko) 2013-12-27 2015-09-30 한국산업기술대학교산학협력단 슬관절형 보행훈련로봇의 관절각 제어 시스템 및 제어방법
KR101820312B1 (ko) * 2016-07-12 2018-01-19 경상대학교산학협력단 착용형 체중지지장치

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4060573B2 (ja) 2001-11-07 2008-03-12 本田技研工業株式会社 歩行補助装置
JP2006314670A (ja) 2005-05-16 2006-11-24 Kenichi Katsura 歩行補助装置及びリハビリテーションシステム

Cited By (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012106395A1 (de) 2011-08-01 2013-02-07 Hyundai Motor Company Öffnung-Platte für Motorbefestigung, die mit magnetorheologischer Flüssigkeit gefüllt ist
DE102012106395A9 (de) 2011-08-01 2013-04-18 Hyundai Motor Company Öffnung-Platte für Motorbefestigung, die mit magnetorheologischer Flüssigkeit gefüllt ist
KR101233649B1 (ko) * 2011-10-26 2013-02-15 한양대학교 에리카산학협력단 근력 지원용 착용형 로봇
KR101219795B1 (ko) * 2011-10-26 2013-01-09 한양대학교 에리카산학협력단 근력 지원용 착용형 로봇
KR101314321B1 (ko) * 2012-07-03 2013-10-02 현대로템 주식회사 착용형 로봇의 관절 구조체
KR101357206B1 (ko) * 2012-07-03 2014-02-03 현대로템 주식회사 착용형 로봇 및 이를 이용한 착용자의 보행 의도 판단 방법
US9102066B2 (en) 2012-12-27 2015-08-11 Hyundai Motor Company Robotic shoe
US9808393B2 (en) 2013-06-27 2017-11-07 Better Walk, Inc. Mobility aids and related methods
WO2014210495A1 (en) * 2013-06-27 2014-12-31 Better Walk, Inc. Mobility aids and related methods
KR101534939B1 (ko) * 2013-11-13 2015-07-07 현대자동차주식회사 보행 로봇 제어방법
KR20150084444A (ko) * 2014-01-14 2015-07-22 삼성전자주식회사 로봇 및 로봇의 제어 방법
US10835442B2 (en) 2014-10-20 2020-11-17 Samsung Electronics Co., Ltd Method and apparatus for recognizing user motion
US11919156B2 (en) 2014-10-20 2024-03-05 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus for recognizing user motion
KR20160049638A (ko) * 2014-10-28 2016-05-10 한국기계연구원 슬립 측정이 가능한 보행 보조기기
WO2016099016A1 (ko) * 2014-12-19 2016-06-23 한국산업기술대학교산학협력단 보행 재활 로봇의 무게 중심 추정 시스템 및 방법
US10533913B2 (en) 2014-12-19 2020-01-14 Korea Polytechnic University Industry Academic Cooperation Foundation System and method for estimating center of gravity of walking rehabilitation robot
USD883651S1 (en) 2018-01-03 2020-05-12 Better Walk, Inc. Joint stabilization sock
USD905257S1 (en) 2018-01-03 2020-12-15 Better Walk, Inc. Joint stabilization sock
USD989472S1 (en) 2021-04-02 2023-06-20 Better Walk, Inc. Sock
CN113110438A (zh) * 2021-04-08 2021-07-13 北京机械设备研究所 牵引车自动跟随控制系统、方法及装置
CN114642573A (zh) * 2021-04-20 2022-06-21 安杰莱科技(杭州)有限公司 一种康复用外骨骼
CN114642573B (zh) * 2021-04-20 2024-04-23 安杰莱科技(杭州)有限公司 一种康复用外骨骼

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