• 대한기계학회논문집A
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• 제41권8호
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• pp.771-782
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• 2017

본 논문은 노약자들의 발목근력보조를 위한 착용형 로봇에 대해서 서술하였다. 기존 착용형 로봇들은 보행 시 필요한 근력을 보조하기 위해 대부분 모터와 감속기를 사용하였다. 하지만 모터와 감속기의 조합은 무게가 무거울 뿐만 아니라 감속기 치차의 마찰때문에 실제 사람의 근육과 달리 강성과 토크를 동시에 제어하기 어려운 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 모터/감속기 조합보다 가볍고 안전하며 근력을 보조하는 힘을 충분히 발휘할 수 있는 Mckibben 공압 근육을 사용하였다. 발목의 피칭 모션에 이용되는 종아리 가자미근 및 앞정강근의 힘을 한 쌍의 공압 근육을 사용한 상극구동으로 보조하였으며, 상극구동제어를 위해 상극구동 모델 파라미터들을 실험적으로 도출하였다. 사용자의 보행의지를 판단하고자 발바닥에 부착된 압력변위센서로 압력과 압력중심위치를 측정하여 발바닥의 하중과 발목토크를 계산하였고, 이를 기반으로 공압 근육 관절의 강성과 토크를 동시에 제어하였다. 최종적으로, 트레드밀에서 근전도 신호를 측정하여 발목근력보조로봇의 성능을 실험적으로 입증하였다.

• 재활복지공학회논문지
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• 제7권2호
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• pp.41-46
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• 2013

본 논문은 대퇴 절단 환자를 위한 의지를 설계하고 최적화를 통해 경량화하는 것을 목적으로 한다. 대퇴절단환자의 경우 정상적인 보행을 위해서는 무릎 관절의 움직임을 모사하는 것이 무엇보다 중요하다. 따라서 무릎 관절 움직임을 모사할 수 있는 1자유도의 능동형 대퇴 의지를 설계하였다. 3개의 링크들로 이루어진 기구학 식을 통해 능동형 대퇴 의지의 작동범위 및 토크를 계산하였다. 또한 의지를 구성하는 주요 부품에 대한 유한요소해석을 통해 작동 환경에서의 안정성을 검증하고 최적화 기법을 통해 중요 부품의 경량화를 진행하였다. 동일한 조건에서 형상최적화를 수행하여 안정성을 확보하면서 최소부피를 가지는 형상을 구현하였다. 해석 결과를 통해 주요 부품의 경우 약 35%정도 무게가 감소한 것을 확인할 수 있다.(abstract)와 동일한 내용으로 국문으로 작성하시면 됩니다. 본 논문은 생체신호를 기반으로 하여 노약자들이 사용할 수 있는 재활기기들의 훈련 프로그램 및 데이터 관리에 대한 것이다. 노약자의 신체조건, 취향에 대한 기능적, 감성적 특성을 반영하여 개발된 프로그램으로서 남녀 구분이 되어 있다. 65세 이상의 노약자 20명을 대상으로 수행한 일련의 실험을 통하여 프로그램의 신뢰성과 우수성을 확인하였다.

• 로봇학회논문지
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• 제5권1호
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• pp.48-54
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• 2010

Ankle-foot orthosis with a pneumatic rubber actuator, which is intended for the assistance and the enhancement of ankle muscular activities was developed. In this study, the effectiveness of the system was investigated during plantarflexion motion of ankle joint. To find a effectiveness of the system, the subjects performed maximal voluntary isokinetic plantarflexion contraction on a Biodex-dynamometer. Plantarfexion torque of the ankle joint is assisted by subject's soleus muscle that is generated when ankle joint do plantarflexion motion. We used the muscular stiffness signal of a soleus muscle for feedback control of ankle-foot orthosis as physiological signal. For measurement of this signal, we made the muscular stiffness force sensor. We compared a muscular stiffness force of a soleus muscle between with feedback control and without it and a maximal plantarflexion torque between not wearing a ankle-foot orthosis, without feedback control wearing it and with feedback control wearing it in each ten elderly adults. The experimental result showed that a muscular stiffness force of a soleus muscle with feedback control was reduced and plantarflexion torque of an ankle joint only wearing ankle-foot orthosis was reduced but a plantarflexion torque with feedback control was increased. The amount of a increasing with feedback control is more higher than the amount of a decreasing only wearing it. Therefore, we confirmed the effectiveness of the developed ankle-foot orthosis with feedback control.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권6호
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• pp.469-475
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• 2017

최근 산업현장에서 작업자들의 장시간 작업으로 인한 사고 및 부상의 위험을 방지하기 위하여 작업자들의 근력을 보조할 수 있는 외골격 근력보조 장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 기존의 외골격 장치들은 작업자의 근력을 보조하기 위하여 모터의 동력을 사용하므로, 고가일 뿐만 아니라 오작동의 위험이 있어서 산업현장에서 매우 제한적으로 사용되었다. 이러한 문제를 해결하기 위해서, 본 연구에서는 센서 및 모터 없이 순수 기계요소들만으로 구성된 근력보조 외골격 장치를 설계 및 제작하였다. 본 외골격 장치는 사람의 손목 관절을 제외한 어깨, 팔꿈치 관절의 동작이 추종 가능하며, 팔의 자중에 의한 중력토크를 상쇄 가능한 중력보상장치를 탑재하여 작업자의 팔에 대한 근력보조를 수행한다. 개발된 외골격 장치의 성능을 검증하기 위하여 EMG 센서를 이용한 근전도 비교 실험을 수행하였고, 실험 결과를 바탕으로 외골격 장치의 근력보조 성능을 확인하였다.

• 한국융합학회논문지
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• 제11권5호
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• pp.175-182
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• 2020

계단 보행 시 로봇의 최적 궤도 계산은 유전자 알고리즘과 계산 토크 컨트롤러를 사용하여 수행되었다. 첫째, 생식, 교배, 돌연변이로 이루어진 실시간 유전 알고리즘 (RCGA)을 사용하여 총 에너지 효율이 최소화되었다. 보폭의 시작과 끝, 그리고 조인트, 각도, 각속도 위치 어셈블리 관련 재현성 조건은 선형 제약이다. 다음은 고르지 못한 제약은 코너 스윙 다리와 계단의 외부와의 충돌을 막기 위한 조건, 운동 학적 특이성을 막기 위한 무릎 관절의 조건 및 진행 방향의 안전은 보장되지 않음 이란 조건을 따른다. 마지막으로, 각 관절의 각도 궤도는 염색체를 근사 계수를 가지는 4차 다항식에 의해 정의된다. 이것은 보통 도보를 의미한다. 이 연구에서는 최적의 궤도의 에너지 효율을 7개의 링크로 구성된 7자유도의 2족 로봇을 통한 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 분석했다.

• 한국정밀공학회지
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• 제27권6호
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• pp.82-89
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• 2010

Ankle-foot orthosis with an artificial pneumatic muscle which is intended for the assistance of plantarfelxion torque was developed. In this study, power pattern of the device in the various pneumatics and the effectiveness of the system were investigated. The pneumatic power was provided by ankle-foot orthosis controlled by user‘s physiological signal, that is, muscular stiffness in soleus muscle. This pneumatic power can assist plantarflexion torque of ankle joint. The subjects performed maximal voluntary isokinetic plantarflexion motion on a biodexdynamometer in different pneumatics, and they completed three conditions: 1) without wearing the orthosis, 2) wearing the orthosis with artificial muscles turned off, 3) wearing the orthosis activated under muscular stiffness control. Through these experiments, we confirmed the effectiveness of the orthosis and muscular stiffness control using the analyzing isokinetic plantarflexion torque. The experimental results showed that isokinetic torques of plantarflexion motion of the ankle joints gradually increased in incremental pneumatic. The effectiveness of the orthosis was -7.26% and the effectiveness of the muscular stiffness control was 17.83% in normalized isokinetic plantarflexion torque. Subjects generated the less isokinetic torques of the ankle joints in wearing the orthosis with artificial muscles turned off, but isokinetic torques were appropriately reinforced in condition of wearing the orthosis activated under muscular stiffness control(17.83%) compared to wearing the orthosis(-7.26%). Therefore, we respect that developed powered orthosis is applied in the elderly that has weak muscular power as the rehabilitation equipment.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권8호
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• pp.691-701
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• 2017

본 연구에서는 스미스 머신을 이용한 스쿼트 운동에 대한 가상 테스트 프레임웍을 제안하고 구현하였다. 이를 위하여 인체 및 제품의 통합 모델을 개발하고, 실험 데이터를 바탕으로 자세의 변화에 따른 새로운 동작을 생성하는 알고리즘을 개발한 후, 가상의 조건에서 동작을 생성하여 인체의 관절에 걸리는 토크와 근육에 걸리는 힘을 시뮬레이션 하는 전체 시스템을 개발하였다. 이 시스템을 검증하기 위하여 동작 수집과 더불어 EMG와 지면반력에 대한 데이터를 수집하여 시뮬레이션 결과가 실제와 잘 맞는지 확인하였다. 이 시스템을 확장시켜 사용한다면 다양한 조건에서 운동하였을 때 신체 근육과 관절에 어떤 영향을 끼치는 지 시뮬레이션 해봄으로써 적절한 운동 프로그램을 효과적으로 개발할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제14권5호
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• pp.747-752
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• 2011

Recently, skid steering methods have been increasingly applied to unmanned ground vehicles since they can provide a narrow turn that general steering methods like ackerman steering may not provide. However, dynamic behaviors of the skid steering vehicles with articulating arms which occur during a steering are very complicated and coupled. This makes it difficult to control vehicles and in severe case vehicles may loose stability. There are two methods to control unmanned ground vehicles. The first one is speed control method generally used with easiness and robustness in remote vehicle control. The next one is torque control allowing the vehicles to get better performance in several cases provided careful application is achieved. This paper addresses dynamic phenomena of skid steering vehicles during steering and compares with vehicle driving control methods between torque(traction force) control and speed control.

• 한국운동역학회지
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• 제16권4호
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• pp.73-81
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• 2006

The purpose of this study was to investigate the effects of strength training on knee joint torque during walking in an adolescent with trisomy-21 Down syndrome. One adolescent with Down syndrome and one normal child participated in this study. Strength training consisted of eight exercises: squat, hamstring curl, hip adduction, hip abduction, knee extension, toe raise, sit-ups, and hyperextension of the waist. The participant with Down syndrome was participated in strength training for 12 weeks, three times a week, three sets, 10-15 RM; resistance was adjusted according to the principle of progressive overload. To measure the effect of strength training, isokinetic strength variables and knee joint torques were measured before training and after 12 weeks of training. The participant with Down syndrome had some abnormalities in controlling knee motion during walking due to muscle hypotonia, ligament laxity, and weakness of muscles. Post-training isokinetic strength increased compared to pre-training measurements. Knee range of motion were increased after strength training. Strength training did not affect ad/adduction and in/exteranl moments but did have an effect on flexor/extensor moment and timing.

• 구강회복응용과학지
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• 제23권3호
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• pp.227-237
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• 2007

Various methods and torque generating devices are developed and employed to apply proper torque clinically. In this study, clinically used torque control devices are measured whether uniformed and precise torque are generated. Digital torque gauge are employed for measurement and torque driver, torque limiting device, torque indicating device are used for torque generating devices. ${\chi}^2$ distribution was formed and One-way ANOVA(Turkey test) was performed to measure torque values generated by each torque generating device. In the results, all companies have been shown slight errors and deviations. This indicates a difficulty of applying precise torque. Therefore, it would be recommended torque generating device should be checked whether uniformed and precise torque can be generated and an error should be corrected.