To recover gait function, Body Weight Supported Treadmill Training (BWSTT) has been used in clinical practice. But treadmill works at constant speed, after trainee habituates to pre-determined speed, the training requires little conscious engagement which makes training less effective. In order to improve treadmill-based gait rehabilitation, User-Driven Treadmill (UDT) was proposed. UDT works with trainee’s position, and promotes more conscious engagement from trainee which can improve the effectiveness of training.
Most proposed UDTs used professional motion capture systems and instrumented treadmill; however, they might be too expensive for use in local clinics. In this thesis, RGB-D camera (Microsoft Kinect) is used as the measurement of user body position.
The proposed UDT is implemented by using Virtual Reality (VR) technology. To simulate realistic over-ground walking environment, turning motion is required. The proposed UDT implemented turning visually using 9-axes Inertial Measurement Unit (IMU), by measuring head rotation angle.
The whole system includes UDT control using RGB-D camera, implementation of UDT control using AC servo motor, and VR environment that can display turning VR space. The whole system was evaluated qualitatively and quantitatively.
트레드밀을 이용한 보행 재활 치료는 환자의 체중을 지지할 수 있어 치료사의 신체적 부담을 덜어주지만, 일정한 속도로 동작하는 트레드밀의 특성 상 환자가 속도에 익숙해지면 보행에 많은 노력을 들이지 않게 되어 재활 효과가 감소할 수 있다는 우려가 있다. 재활 효과의 감소를 막기 위해 사용자의 위치를 기반으로 트레드밀의 동작 속도를 제어하는 User-driven Treadmill(UDT)이 제안되었다. 기존의 UDT는 동작 분석 시스템을 이용하는데, 동작 분석 시스템의 경우 구성 비용이 크다는 단점이 있다. 또한 곡선 보행에서 발생할 수 있는 문제 상황에 대한 훈련을 위해서는 Omni-directional treadmill과 같은 부피가 크고 고가의 장비를 이용해야 하는데, 이 또한 임상 환경에 적용하는 데 있어 어려움을 야기한다. 이에 본 연구에서는 동작 분석 시스템을 저가형 상용 3차원 적외선 카메라로 대체하고, 가상현실과의 상호작용을 통해 곡선 보행을 하는듯한 느낌을 줌으로써 상용 직선형 트레드밀에서 곡선 보행이 가능하도록 하고자 하였다.
