Development of the Wearable Knee Joint Sensor Module to remove Skin Movement Noise

Abstract

본 논문은 착용형 무릎 각도 측정 센서 모듈 개발에 대한 내용으로, 보행 중 피부 표면 연부조직의 움직임이 센서의 위치를 변화시켜 가상의 무릎 관절각 오차를 발생시키는 문제를 감소시킬 수 있는 센서 케이스 설계안을 제안하였다. 본 시스템은 2자유도의 무릎 각도를 측정할 수 있도록 IMU 센서를 기반으로 개발하였으며, 대퇴와 하퇴분절에 각각 착용하는 구조로 구성하였다. 개발된 센서의 평가를 위하여 3차원 동작분석 장비인 Vicon을 이용하였으며, 실험은 3km/h, 4km/h, 6km/h의 보행속도로 3회에 걸쳐 진행하였다. 측정 결과 보행속도 3km/h에서 시상면의 평균 제곱근의 오차는 1.0±0.3°로 가장 낮았으며, 보행속도 6km/h에서 3.4±0.4°로 가장 높은 값을 나타내었다. 본 연구에서 개발한 착용형 무릎관절 각도 측정 시스템은 3차원 동작분석 장비와 정합성 있는 오차를 보였으며, 다리의지 착용자 뿐만 아니라 무릎관절에 변형이 있는 사람들의 정상보행 및 이상보행을 실시간으로 분석함으로써 보행의 질을 개선하는 자료로 활용할 수 있을 것으로 판단된다.