정밀한 서보기술에 바탕을 두고 있는 산업용 로봇 팔은 기계적인 강성도와 서보기구들로 인하여 정확한 제어가 가능하다 그러나 로봇팔은 동작중비 관성모멘트의 변화와 기하학적인 구조로 인하여 비선형적인 시스템이다. 특히 관성모멘트의 변화는 로봇팔의 회전속도와 로봇팔이 이동시키는 대상물의 무게 등에 따라 관성모멘트는 변할 수 있다. 이로 인하여 관성모멘트의 변화에 따라 로봇팔의 정확한 위치제어가 힘들어진다. 따라서 본 논문에서는 관성모멘트의 변화에도 불구하고 강인한 응답특성을 나타내는 제어기의 설계가 요구된다. 일반적으로 PID .제어기는 설계의 용이성으로 산업현장에서 널리 사용된다. 그러나 PIB 제어기의 각 계수값을 설정하는데 많은 어려움이 발생한다. 따라서 본 논문에서는 PID 제어기의 각 계수 값을 퍼지알고리즘을 이용하여 자동으로 설계할 수 있는 자기동조 PID 제어기를 설계한다.
백팩은 한쪽 어깨에 매는 가방에 비해 척추에 대칭적으로 무게분산이 가능하지만, 무게중심이 뒤쪽으로 이동하게 하여, 체간이 전방굴곡되는 자세 변형을 야기한다. 본 연구는 모멘트팔의 길이차이에 따른 가방 착용 시 균형과 보행에 미치는 영향에 대해 확인하였다. 정형외과적 손상 및 신경학적 손상이 없는 정상 성인 30명을 대상으로 하였다. 대상자는 1) 백팩 미 착용, 2) 일반적인 백팩, 3) 모멘트 길이를 감소시킨 백팩의 3가지 조건에서 각각 균형 및 보행을 측정하였다. 자세동요면적과 속도에서 백팩 미착용과, 일반적인 백팩, 특수 백팩의 3가지 조건에 따른 유의한 차이가 있었으나, 백팩의 모멘트팔의 길이에 따른 유의한 차이는 없었다. 양하지 지지기와 보행속도는 백팩 미착용과, 일반적인 백팩, 특수 백팩의 3가지 조건에서 유의한 차이가 있었으며, 양하지 지지기에서만 백팩의 모멘트팔의 길이에 따른 유의한 차이가 있었다. 본 연구의 결과를 통해 백팩 착용시 모멘트팔의 길이 변화가 보행에 도움이 될 수 있었다.
본 연구의 목적은 건강한 대학생을 대상으로 백팩 착용 유무 및 형태에 따른 몸통 하지 근 활성도 변인들의 차이점을 규명하는데 그 목적을 두고 있다. 26명의 건강한 성인이 연구에 참여하였다. 백팩의 무게 10%로 부하된 상태에서, 백팩을 착용하지 않은 상태, 일반적인 백팩을 착용한 상태, 모멘트 팔을 감소시키도록 고안된 백팩을 착용한 상태에서 몸통과 하지의 근활성도를 측정하였다. 배빗근육, 넙다리네갈래근, 앞정강근, 장딴지근의 근 활성도 분석을 위해 무선근전도 시스템을 사용하였다. 모멘트 팔을 감소시키도록 고안된 백팩을 착용한 상태에서 배빗근육, 넙다리네갈래근 그리고 장딴지근의 보행 구간에서 RVC에 변화가 통계학적으로 유의한 차이를 보였다. 그러므로, 백팩을 주로 사용하는 성인들에게 가방끈 조절을 적용하는 방법은 몸통과 다리근육의 활성에 긍정적인 측면을 제공한다는 것을 나타내며, 추후 가방의 디자인과 착용방법에 대한 지속적인 가방융합개발이 필요할 것이다.
집중하중을 받는 콘크리트 보 부재의 경우 전단 경간에서 내부 모멘트 팔길이가 변화하는 아치 현상이 발생하게 된다. 최근 이러한 점을 고려한 전단해석모델이 개발되었으나, 복부 요소의 전단 거동해석에 있어서 그 해석 과정이 매우 복잡할 뿐만 아니라 철근의 재료 성질을 항복 후 완전 소성거동을 보이는 것으로 간주하여 해석할 수밖에 없는 단점을 지니고 있다. 또한, 아치 작용에 의한 전단력의 비율을 산정하는데 있어 이용되는 전단변형적합조건에서 내부 모멘트 팔길이의 변화가 고려되어 있지 않아 전단경간에 따른 전단변형률의 분포가 실험으로부터 측정되는 분포 경향과 일치하지 않는 단점이 있다. 이에 본 연구에서는 기존의 아치 효과를 고려한 콘크리트 보 부재의 전단해석모델에서 복부 요소의 전단 해석을 좀 더 간편화하여 일반적인 철근의 재료 모델을 적용할 수 있도록 하였다. 또한, 내부 모멘트 팔길이의 변화를 고려한 전단변형적합조건을 유도하여 실제 보 부재의 전단 경간에서의 변형률의 경향을 보다 잘 묘사할 수 있는 전단해석모델을 제시하였다. 제시된 전단해석모델은 집중하중을 받는 콘크리트 보 부재의 전단 거동 예측에 유용할 것으로 사료된다.
본 논문에서는 수중운동체 중 하나인 잠수함의 코닝타워(Conning tower) 위치 및 제어판 형태에 따라 4가지 타입별로 나누어 회전팔 시험(Rotating arm test)을 실시하였다. 또한 본 RA 시험을 통하여 유체력 미계수를 추정하였으며 수평면 운동에 대한 동적 안정성(Dynamic stability)을 평가하였다. 특히, 자유수면의 영향으로부터 자유로운 심도비(Depth ratio) 6.0에서 힘과 모멘트를 측정한 후, 다중회귀분석을 이용하여 유체력 미계수를 추정하였다. 최종적으로 선형유체력 미계수를 이용한 수평면 동적 안정성 지수를 산정함으로써 잠수함 타입별 특성이 동적 안정성에 미치는 영향을 분석하였다.
인체 근골격 시스템에 대한 다물체 동역학 모델을 이용한 동작중의 인체 내부의 생체역학 분석 및 평가 기술에 대하여 기술하였다. 의료영상과 사체실험 결과를 기본으로 하는 인체 다물체 동역학 모델과 3차원 동작분석 시스템을 이용한 인체 동작분석기술을 이용하여 생체내 발생하는 관절기구학, 관절모멘트 관절접촉력 및 근력을 예측하는 기술을 보행과 팔굽혀펴기 두 동작에 적용하였다. 본 연구에서 개발한 인체 다물체 동역학 모델링 기술과 3차원 동작분석기술은 다양한 동작을 수행하는 생체의 분석 및 평가 기술로 활용성이 높을 것으로 생각한다.
단순지지된 콘크리트 보 부재의 경우 전단 경간에서 내부 모멘트 팔길이가 변화하는 아치 현상이 발생하게 된다. 최근 이러한 점을 고려한 전단해석모델이 개발되었으나 집중 하중에 대해서만 적용할 수 있어 등분포 하중과 같은 보다 일반적인 하중에 대해서는 적용할 수 없는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 일반적인 분포하중에 대해 내부 모멘트 팔길이의 변화에 대한 기본 식을 유도하고, 특히 등분포하중이 작용할 경우 아치 작용에 의한 전단력의 비율을 산정하는데 있어 이용되는 전단변형적합 조건을 도출하였다. 제안된 해석 모델을 이용하여 기존 연구자가 수행했던 RC보를 해석하여 그 경향을 분석한 결과, 등분포하중을 받는 RC보의 경간에 따른 전단변형률의 변화를 어느 정도 잘 묘사하는 것으로 나타났다. 하지만, 전단변형률이 작게 예측되는 것으로 보아 아치 작용에 의한 전단력의 영향을 추가적으로 고려해야 할 것으로 사료된다.
A relation between the movement range of arms and arising moment has been studied to find out efficient movement range to minimize impact concerning arm landing in sports aerobics. Four male athletes who won top three in national-level sports aerobics competition were chosen for the experiment. They were allowed to jump in between two force platform so that the right hand and the right leg could land onto the front and rear force platform, respectively. The sampling frequency was 200 Hz. The main conclusions based on the analysis of the angle and joint moment parameters of wrist, elbow, and shoulder are as follows: 1. The wrist moment was small when its angle was small, indicating that the dorsi-flexion of the wrist joint offered a positive influence to reduce wrist moment. 2. The elbow angle increased as wrist angle decreased and vice versa. This means that the movement range of the wrist joint affects that of the elbow joint. The darsi-flexion of the wrist is the position to absorb the impact of the elbow effectively rather than to absorb the impact of the wrist itself. The impact is absorbed by the flexion of wrist joint rather than the wrist. 3. The degree of moment transfer of the shoulder joint, having absorbed the impact from the elbow and elbow joint, became dependent on the efficiency of the fore-joints impact absorption.
A study on the topology optimization of Hard-Disk-Driver(HDD) actuator arm in free vibration is presented. The purpose of this research is to increasse the natural frequency of the first lateral mode of the HDD actuator arm under the constraint of total moment of inertia, so as to facilitate the position control of high speed actuator am. The first lateral mode is an important factor in the position control process. Thus the topology optimization for 2-D model of the HDD actuator arm is considered. A new objective function corresponding to multieigenvalue optimization is suggested to improve the solution of the eigenvalue optimization problem. The material density of the structure is treated as the design variable and the intermediate density is penalized. The effects of different element types and material property functions on the final topology are studied. When the problem is discretized using 8-node element of a uniform density, the smoothly-varying density field is obtained without checker-board patterns incurred. As a result of the study an improved design of the HDD actuator arm is suggested. Dynamic characteristics of the suggested design are compared computationally with those of the old design. With the same amount of the moment of inertia, the natural frequency of the first lateral mode or the suggested design is subsequently increased over the existing one.
바람직한 교정치료는 최적의 교정력을 치아에 가하여 정확하게 치아이동을 조절하고 예측함에 따라 가능해진다. 치관에 힘과 모멘트가 동시에 적용될 때 그 비율(M/F ratio)에 따라 치주인대에 나타나는 응력 분포가 변화하게 되고 이에 따른 회전중심의 위치가 변하게 되는데 이런 양상을 파악함으로써 정확한 치아이동을 조절하고 예측할 수 있다. 본 연구에서는 교정력에 따른 치주인대 및 치조골 부위에서의 응력 분포를 알아보기 위하여 상악 중절치 치근 8부위에 스트레인 게이지를 부착한 인공 치아를 광탄성 레진에 매식한 4mm 정중이개 증례의 상악 전치부 실험모형을 제작하여 응력 분포를 조사하였다. 폐쇄 방법으로 다음과 같은 3가지 방법을 적용하였다. 1. 금속 호선의 삽입 없이 100g의 힘을 발휘하는 elastomeric chain만 사용한 경우, 2. .016" 금속호선을 삽입하고 elastomeric chain을 사용한 경우, 3. .016“x.022” 금속호선을 삽입하고 elastomeric chain을 사용한 경우. 각각의 경우에서 치근의 근심면, 원심면 및 순면, 설면에 나타나는 응력을 계측하여 비교 분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 치근 부착 스트레인 게이지를 이용한 응력 분포 조사 방법으로 치아이동시 치근의 근 원심면 및 순 설면에서의 응력 분포를 파악할 수 있었으며 이에 따른 모멘트 팔의 형성을 추정함으로써 치아의 회전양상을 알 수 있었다. 2. 호선없이 교정력을 적용한 경우 정출 및 경사이동이 컸으며 호선 적용에 따라 압하 및 치체이동 양상을 보이는 것을 응력 분포 파악을 통해 확인할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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