근전도 생체 신호를 이용한 지능형 외골격 로봇팔의 구현

Abstract

본 연구는 사람 팔의 움직임에 따른 신체 발생 신호인 근육의 근전도 데이터를 실시간으로 추출하여 신호 발생에 따른 외골격 로봇 팔의 동작을 통해 제어신호의 유효성을 평가하는데 그 목적이 있다. 지능형 알고리즘에 의해 인간의 인지와 판단의 결과가 팔의 근육을 통해서 제어 가능한 지를 실제 시스템을 구성하여 확인해 보는 것이다. 근육의 수축과 이완에 따른 근전도 센서 데이터는 외골격 로봇 팔을 구동하는 원신호로 사용되며 로봇 구동을 위한 힘을 전달하는 엑츄에이터가 인간의 팔의 동작을 모사한다. 이를 위해 아날로그 필터회로와 관련 회로를 설계하여 신호를 추출하였고 시스템의 동작을 위해 DSP컨트롤러를 통한 신호처리과정을 거친 후 지능 알고리즘을 통한 부하의 정확한 예측을 위한 퍼지 논리 알고리즘의 동작을 표현할 수 있는 외골격 로봇 팔을 제작하였다. The purpose of this study is to estimate a validity of control signal through a design of Exoskeleton Robot Arm's capable of intelligent recognition as a human arm's motion by using realtime processed data of generated EMG signals. By an intelligent algorithm, the EMG output value of human biceps and triceps muscles contraction can be recognized and used for the control over exoskeleton arm corresponding to human's recognition and judgement. The EMG sensing data of muscles contraction and relaxation are used as the input signal from human's body to operate the Exoskeleton Robot Arm thus copying human arm motion. An intelligent control of Exoskeleton Robot Arm is to design the analog control circuit which processes the input data, and then to manufacture an integrated control board. And then abstracted signal is passed by DSP signal processing, Fuzzy logic algorithm is designed for a accurate prediction of weight or load through the intelligent algorithm, and design an Exoskeleton Robot Arm to express a human's intention.