근전도 신호 분석 및 BLDC모터 제어를 통한 무릎재활시스템

Knee Rehabilitation System through EMG Signal analysis and BLDC Motor Control

본 연구에서는 표면근전도 측정기 기반의 재활의료기기의 설계 및 구현에 관한 내용을 기술한다. 재활시스템은 BLDC모터와 모터 드라이브를 이용하여 제어된다. BLDC모터 드라이브는 동작제어를 하며, 속도는 외부서보모터를 통해 드라이브를 제어한다. 또한 모터 외부에 결합된 포텐쇼미터는 모터에 의해 회전하는 부하 위치 정보를 전달한다. 재활 알고리즘은 환자가 일정 각도 범위에서 주기적인 수축⋅이완 재활운동을 속도단계별로 실행하며 재활운동 시 사용자 설정 단계에 따른 모터를 활용하여 0~120[0]의 최대각도로 제한하여 제어한다. 보행 알고리즘은 양쪽 안쪽넓은근에 부착된 표면근전도 측정기로 획득한 신호의 차이 값을 이용하여 근전도 신호가 낮은 다리에 모터제어로 보상해주며 보행운동 시 모터와 표면근전도 측정기를 활용하여 0~88[0]의 최대각도로 제한하여 제어한다.

This paper describes the design and implementation of a rehabilitation medical device based on a EMG measurement. Rehabilitation systems are controlled using BLDC motors and motor drives. The BLDC motor drive controls the operation and the speed controls the drive through the external servo motor. In addition, potentiometer coupled to the outside of the motor transmits information about the position of the load being rotated by the motor. The rehabilitation algorithm is controlled by limiting the maximum angle of 0 to 120 by utilizing the motor according to the user setting stage during the rehabilitation exercise. The walking algorithm compensates motor control for the low leg of the signal using the difference value of the signal obtained with the surface denser attached to both inner muscles. The motor and surface denser are utilized for the walk motion to control the maximum angle of 0 to 80.