본 연구는 구동형 발목보조기(powered ankle-foot orthosis, PAFO)와 기능성 전기자극(FES)을 결합한 하이브리드 시스템을 활용하는 새로운 보행 재활 방법을 제안하고, 그 조정 제어(coordination control)를 제시한다. 개발된 시스템은 뇌졸중 후 편마비 환자의 자발적 참여 정도에 따라 발목 관절에 대한 보조를 제공한다. PAFO는 생체역학 시뮬레이션으로부터 획득한 원하는 관절 각도 및 임피던스 프로파일을 채택한다. FES 패턴은 보행 중 건강한 개인으로부터 미리 정해진 근전도 신호 패턴을 바탕으로 하며, 개인화된 자극 파라미터로부터 산출한다. CNN 기반 추정 모델은 환자의 근전도로부터 자발적 관절 토크를 예측하고, 이를 PAFO와 FES의 기여도를 조정하는 데 사용한다. 개발된 하이브리드 시스템의 유효성은 보행 중 개인의 자발적 근육 활동을 고려하는 경우와 고려하지 않는 경우를 비교하여, 트레드밀 보행에서 건강한 개인들을 대상으로 시험하였다. 그 결과, 자발적 근육 활동을 고려하는 것은 PAFO와 FES의 에너지 소비를 유의미하게 낮추면서도 개인의 자발적 근육 활동에 따라 적응적으로 보조된 발목 움직임을 제공함을 확인하였다. 제안된 시스템은 필요 시 보조(assist-as-needed) 재활 시스템으로서 잠재적 활용 가능성이 있으며, 재활 단계에 따른 환자의 능동적 참여를 유도함으로써 보행 재활의 결과를 개선할 수 있다.

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