• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.879-880
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• 2008

• 한국정밀공학회지
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• 제24권7호
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• pp.133-138
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• 2007

It is important to understand the characteristics of amputee gait to develop more advanced prostheses. The aim of this study was quantitatively to analyze the stair climbing task for the above-knee amputee with a prosthesis and to predict muscle forces and joint moments at musculoskeletal joints by dynamic analysis. The three-dimensional musculoskeletal model of lower extremities was constructed by gait analysis and transformation software for one above-knee amputee and ten healthy people. The measured ground reaction forces and kinematical data of each joint by gait analysis were used as input data during inverse dynamic analysis. Lastly, dynamic analysis of above-knee amputee during stair climbing were performed using musculoskeletal models. The results showed that summed muscle farces of hip extensor of amputated leg were greater than those of sound leg but the opposite results were revealed at hip abductor and knee flexor of amputated leg. We could also find that the higher moments at hip and knee joint of sound leg were needed to overcome the flexion moment caused by body weight and amputated leg. In conclusion, dynamic analysis using musculoskeletal models may be a useful mean to predict muscle forces and joint moments for specific motion tasks related to rehacilitation therapy..

• 디지털융복합연구
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• 제12권10호
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• pp.597-604
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• 2014

본 연구의 목적은 모델전공 여대생과 일반 여대생의 신체조성 및 기초체력을 비교분석 하는데 있다. 본 연구의 취지를 충분히 설명하고 자발적 참여의 동의서를 작성한 D대학교의 모델전공 여대생 15명과 일반 여대생 15명이었으며, 과거병력과 현재 특별한 질환이 없고, 규칙적인 운동경험이 없는 자들로 구성하였다. 이들은 신체조성검사 및 기초체력검사인 좌 우악력, 배근력, 유연성, 순발력, 근지구력을 실시하여 평균 표준편차를 산출하기 위하여 기술통계를 실시하였고, 집단 간 차이 검증은 independent t-test를 이용하여 분석하였다. 통계적 유의수준은 p<.05로 설정하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 모델전공 여대생과 일반 여대생의 체중, 골격근, 체지방량, BMI 및 좌 우악력 및 배근력, 순발력에서 집단 간 유의(p.<05)한 차이를 보였으며, 유연성 및 근지구력은 집단 간 유의한 차이를 보이지 않았다(p>.05).

• 대한안전경영과학회지
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• 제14권2호
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• pp.41-48
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• 2012

수공구 사용시 과도한 힘은 작업성 근골격계 질환을 일으킬 수 있는 주요 원인중 하나이다. 이와 관련하여, 수공구 파지시 인체 내부에 부과되는 근력과 외적으로 작용된 힘 간의 비율을 이해하는 것이 중요하며, 이는 근육에 부과되는 과도한 힘을 최소화 시키고, 작업에 필요한 힘의 효율성을 극대화 시키는데 필수적이라 할 수 있다. 이러한 비율과 관련하여 많은 연구가 되어 왔으나, 대부분 수리적 인체역학적 모델과 같은 간접적 추정 방법에 의거하고 있는 실정이다. 이러한 인체역학적 모델을 검증하고 개선하기 위하여 해부용 팔 (cadaver)을 활용한 직접적인 근력과 악력 측정이 필수적이다. 본 연구에서는 이러한 해부용 팔을 이용하여 상지 굴근(hand flexor)을 자동으로 제어하고 근력과 함께 악력을 측정할 수 있는 Hand Motion Simulator를 개발하고, 이를 통하여 다양한 사이즈의 손잡이 파지시 요구되는 근력과 외적으로 적용된 악력을 비교함으로써 수공구 손잡이 사이즈에 따른 근력의 효율성에 대하여 측정을 해 보았다. 또한, 적용된 굴근 (FDP & FDS) 간의 힘 비율에 따른 파지법의 차이를 조사해 보았다. 내부에 주어진 근력은 외부로 작용된 악력보다 5.3배 높은 부하가 작용하였으며 이러한 수공구 손잡이 파지시 힘의 효율성 역시 FDP 와 FDS 간의 비율이 3:2 였을 때, 그리고 손잡이 크기가 작을수록 높은 결과를 보였다. 반대로 손잡이의 크기가 커질수록 힘의 효율성은 저하되었다. 또한, 손가락 관절 각도의 경우 FDP와 FDS간의 비율에 따라 상이한 자세를 나타내었다. FDP 굴근의 비율이 높을 경우 손가락 끝마디 관절 (DIP) 의 굴곡을 보였으며, FDS 굴근 비율이 높을 경우 손가락 두 번째 관절(PIP)의 굴곡을 보였다. 본 연구를 통한 결과는 추후 상지작업자에 대한 근골격계 질환 예방 기준안 마련 및 수공구 설계를 위한 기초자료로 활용이 가능할 것으로 보인다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제7권4호
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• pp.234-240
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• 2007

이 연구는 철봉 몸굽혀 휘돌기 동작의 최적 모델을 구축하는 것이다. 연구 대상자는 국가대표 남자체조선수(나이 18세, 신장 153cm, 질량 48kg) 1명을 선정하였고, K대학교 체조장에 기 설치된 Spieth사의 철봉을 이용하여 실험하였다. 먼저 대상자에게 연구의 목적과 주의 사항을 주지시키고 사전 서면동의를 받은 후 실험을 실시하였다. 인체를 2분절로 모형화한 몸 굽혀 휘돌기 동작의 영상분석을 위하여 Qualisys사의 카메라(MCU-240) 6대와 소프트웨어인 QTM(Qualisys Track Mannager)을 사용하였다. 이 동작을 이중진자(HAT/total leg)로 모형화하고 라그랑지 운동방정식의 파라메터에 실험에서 획득한 수치를 입력하여 시뮬레이션하였다. 데이터 처리와 모델(미분 연립 방정식)의 해는 Mathematicas5.0으로 프로그래밍하여 구하였다. 분석변인에 대한 모델치와 실험치의 비교 결과는 첫째, 철봉의 최대변위는 모델치(약 0.18 m)가 실험치(약 0.16 m)보다 약 0.02m 더 크게 나타났다. 둘째, 분절1(HAT)의 각변위 패턴은 모두 증가곡선을 보였으나 변곡점의 차이가 나타났다. 셋째, 분절2(total leg)의 각변위 패턴은 전반적으로 유사하게 나타났으나 최대 각은 약 $4^{\circ}$ 차이를 보였다. 결론적으로 실험치와 일치하는 최적모델을 도출하지는 못하였지만 라그랑지 모델을 통한 시뮬레이션의 가능성을 제시하였다. 향후 제한된 2분절 모형을 3, 4분절 모델로 확장하고 생체물성(근골격계)을 정확하게 표현하는 물리적 도구를 개발하는 연구와 인체시스템을 근골격계와 근신경계을 통합한 모델구축이 이루어져야 하겠다.

• 한국정밀공학회지
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• 제24권11호
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• pp.116-125
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• 2007

Human muscle skeletal model was developed for biomechanical study. The human model was consists with 19 bone-skeleton and 122 muscles. Muscle number of upper limb, trunk and lower limb part are 28, 60, 34 respectively. Bone was modeled with 3D beam element and muscle was modeled with spar element. For upper limb muscle modelling, rectus abdominis, trapezius, deltoideus, biceps brachii, triceps brachii muscle and other main muscles were considered. Lower limb muscle was modeled with gastrocenemius, gluteus maximus, gluteus medius and related muscles. The biomechanical stress and strain analysis of human was conducted by proposed finite element analysis model under Kumdo head hitting motion. In this study structural analysis has been performed in order to investigate the human body impact by Kumdo head hitting motion. As the results, the analytical displacement, stress and strain of human body are presented.

• 한국정밀공학회지
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• 제24권8호통권197호
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• pp.130-137
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• 2007

The optimized prosthetic mass distribution was a controversial problem in the previous studies because they are not supported by empirical evidence. The purpose of the present study was to evaluate the effect of prosthetic mass properties by modeling musculoskeletal system, based on the gait analysis data from two above-knee amputees. The joint torque at hip joint was calculated using inverse dynamic analysis as the mass was changed in knee and foot prosthetic components with the same joint kinematics. The results showed that the peak flexion and abduction torque at the hip joint were 5 Nm and 15 Nm when the mass of the knee component was increased, greater than the peak flexion and abduction torque of the control group at the hip joint, respectively. On the other hand, when the mass of the foot component was increased, the peak flexion and abduction torque at the hip joint were 20 Nm and 15 Nm, greater than the peak flexion and abduction torque of the control, respectively. The hip flexion torque was 4.71-fold greater and 7.92-fold greater than the hip abduction torque for the knee mass increase and the foot mass increase on the average, respectively. Therefore, we could conclude that the effect of foot mass increase was more sensitive than that of knee mass increase for the hip flexion torque. On the contrary, the mass properties of the knee and foot components were not sensitive for the hip abduction torque. In addition, optimized prosthetic mass and appropriate mass distributions were needed to promote efficiency of rehabilitation therapy with consideration of musculoskeletal systems of amputees.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제8권2호
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• pp.178-186
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• 2015

근지구력시간은 근피로를 평가하는 매우 중요한 지시자이다. 근지구력 시간을 직접 측정할 경우 근골격계 손상의 위험이 있다. 따라서 본 연구에서는 근지구력시간을 개인요소와 신체측정치수의 간접측정으로 예측할 수 있는 모델을 제시하려고 한다. 초기에는 개인요소인 성칭과 연령이 근지구력시간의 예측에 상관없다는 결과가 있었지만, 최근에는 팔의 중력토크(GTA, gravitational torque of the horizon arm, stretched arm)와 최대자율수축강도(MVC, maximum voluntary contraction) 등을 독립변수 또는 예측변수로 적용하여 근지구력시간을 예측하였다. 본 연구에서는 등장성 운동 시 개인요소와 신체측정치수를 이용하여 근지구력시간을 예측할 수 있는 변인들에 관하여 연구하였다. 총 25명의 피검자가 자원하여 10%,20%,30%,40% 그리고 50%MVC 강도의 등장성 운동을 수행하였다. 그 후 회귀분석을 통해 산출된 상관계수를 비교하였으며, 그 결과 다중회귀모델에서 유의성 있는 상관계수가 있었으며 근지구력시간을 예측하는 변인으로써 유용함을 알 수 있었다.

• 대한전기학회논문지:전력기술부문A
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• 제48권11호
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• pp.1476-1478
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• 1999

A musculotendon model is proposed to predict muscle force during muscle fatigue due to the continuous functional electrical stimulation(FES). Muscle fatigue dynamics can be modeled as the electrical admittance of muscle fibers and included in activation dynamics based on the{{{{ { Ca}^{2+ } }}}} kinetics. The admittance depends on the fatigue variable that monotonically increase or decrease if electrical pulse exists or not, and on the stimulation parameters and the number of applied pulses. In the response of the change in activation the normalized Hill-type contraction dynamics connected with activation dynamics decline the muscle shortening velocity and thus its force under muscle fatigue. The computer simulation shows that the proposed model can express the muscle fatigue and its recovery without changing any stimulation parameters.

• 한국정밀공학회지
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• 제22권6호
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• pp.207-212
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• 2005

The purpose of this work is to develop the FES controller that can cope with the muscle fatigue which is one of the most important problems of current FES (Functional Electrical Stimulation). The feasibility of the proposed FES controller was evaluated by simulation. We used a fitness function to describe the effect of muscle fatigue and recovery process. The FES control system was developed based on the biological neuronal system. Specifically, we used PD (Proportional and Derivative) and GC (Gravity Compensation) control, which was described by the neuronal feedback structure. It was possible to control of multiple joints and muscles by using the phase-based PD and GC control method and the static optimization. As a result, the proposed FES control system could maintain the cycling motion in spite of the muscle fatigue. It is expected that the proposed FES controller will play an important role in the rehabilitation of SCI patient.