손 동작 인식을 위한 소프트 웨어러블 장갑의 센서 캘리브레이션과 노이즈 처리 기술 개발 = Development of Calibrating and Noise Reduction Methods for Recognizing Hand Movement or Positions Using a Soft Wearable Glove

국문 초록 (Abstract)

다양한 원인에 의하여 신체의 운동 기능을 담당하는 중추신경계 또는 말초신경계가 손상되어 사지 마비를 갖게된 환자들의 삶의 질 향상과 생활 자립 및 보조를 위한 연구들이 진행되고 있고, 그 방법으로 외골격 또는 소프트로봇의 연구가 진행되고 있다. 본 연구팀은 사지마비 환자의 손 움직임을 보조하는 소프트로봇 개발 과정에서손의 움직임과 자세를 측정할 수 있도록 하기 위하여 실리콘과 액체금속 기반의 스트레인 센서를 이용하여 손의움직임을 측정할 수 있는 웨어러블 장갑을 개발하고자 하였다. 환자들마다 서로 다른 손의 크기와 움직임의 형태를 정확하고 원활하게 측정하고 인식할 수 있도록 하기 위하여 비교적 낮은 성능의 MCU (Microcontroller unit) 에서도 동작할 수 있는 효과적인 캘리브레이션 방법을 고안하였고, 손 인식 과정에서의 오동작 또는 불필요한 인식 결과가 나타나는 것을 줄이기 위하여 신호의 노이즈를 감쇠시키는 방법을 고안하여 적용하였다. 본 연구팀이개발한 웨어러블 장갑을 이용한 손의 자세 및 움직임을 측정하는 기술은 실제 사지마비 환자에게 적용되었을 때소프트로봇의 동작 효과를 측정하거나, 소프트로봇의 작동을 모니터링하고 조정할 수 있는 과정에 효과적으로 사용될 것으로 기대되며, 나아가 손뿐만 아니라, 팔, 다리 등 다른 신체 부위에도 적용할 수 있으며, 소프트로봇의성능을 평가하는 평가 기술로도 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Many studies on developing assistive technologies such as Soft robots or Exoskeletons for paralyzed patients by damaged central or peripheral nervous system are carried on. For these technologies, a device can measure patients’ body movements or poses will be required. In this study, therefore, we devised a wearable glove including small-thin silicon-based strain sensors filled with liquid metal. First, to serves as an accurate hand poses measurement device from different hands size of paralyzed patients, we established a simple calibration method that can be applied on low-power MCUs. Second, we established a noise reduction algorithm that assures our wearable gloves can measure patients’ hands movement in stable. Our methods for wearable gloves will be applied for recognizing patients’ hands movement, monitoring movement aids to decide working well or not and finally can be applied for a criterion for testing wearable robots such as Soft robots and Exoskeletons. Also, we are expecting that our methods can be used for other body parts such as arms, legs and feet.

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