일반기술

소형 근전도 센서 및 인간의 관절 동작 정보 실시간 추출알고리즘

본 기술은 크게 아날로그 근전도 (EMG) 신호 획득을 위한 센서부 하드웨어 설계와 개발된 EMG 센서를 이용하여 획득된 디지털 EMG 신호를 이용하여 인간의 관절각을 실시간으로 추출하는 소프트웨어 알고리즘으로 구성된다.종래 기술의 문제점은 크게 두 가지로 나뉠 수 있다. 하나는 하드웨어적 측면에서의 문제점이고 다른 하나는 소프트웨어 알고리즘 측면에서의 문제점이라 할 수 있다. 첫 번째, 하드웨어적 문제점으로 기존의 상용 근전도(EMG) 장비는 대부분 의료 목적으로써 환자의 근육상태를 측정, 분석하여 치료 및 진단용으로 사용된다. 이러한 EMG 장비의 사용 목적으로 인해 현재 상용 EMG 장비는 대부분이 고가이며, 규격이 크고 응용 목적에 적합한 신호처리를 위해서는 Laptop이나 Desktop이 이용되어야 하는 단점이 있다. 또한 상용 장비는 측정 범위의 한계가 센서 제작 회사에 의해서 제한되는 단점이 있다. 이는 생체 로봇 개발에 큰 장애가 되고 있다. 특히 생체 로봇 구현을 위해서는 무엇보다 휴대성이 보장되어야 할 것이며, 인간이 센서를 부착함에 있어 불편함이 없어야 할 것이다. 두 번째, 인간의 관절 동작 정보 실시간 추출 알고리즘은 현재까지 국내/외에서 아직까지 제시된 방법론이 없다. 참고문헌들에서 제시하였듯이 단순히 근육이 움직였는지 판단하는 정도로만 이용되고 있으며, 본 발명에서 제시하는 것과 같이 동작 중인 인간 관절 각도 정보를 추출하는 방법론에 관한 내용은 없다.종개의 문제점을 해결하기 위해 본 기술에서는 기존의 EMG 센서와 같은 기능을 가지고 있으면서도 크기를 대폭 줄여서 EMG 센서의 소형화와 전체시스템의 집적화를 달성하였다.또한 새롭게 발명된 알고리즘을 이용하여 근전도 신호로부터 실시간으로 동작관절 각도 정보를 추출할 수 있다.<응용분야>1. 소형화된 근전도 신호 측정 장치 (의료 센서 분야) 2. 근전도 (EMG) 신호를 이용한 인공 수족 (Prosthetic Arm) (재활 및 로봇 분야) 3. 근전도 신호를 게임 제어 (게임분야)4. 근전도 신호를 이용한 휠체어 (재활공학 분야)5. 근전도 신호를 이용한 근력 향상 옷 (Wearable Robot) (로봇 분야)