본 논문에서는 편마비 환자는 정상인과 다른 보행 특성을 가지므로 본 논문에서는 이들의 특성을 반영하여 보행자세를 측정하고 실시간 3차원 그래픽으로 보여주는 시스템을 개발하였다. 환자는 허벅지, 종아리 및 발에 각각 센서 모듈을 착용하며, 측정 정밀도를 높이기 위하여 각 모듈에는 3축 가속도 센서와 3축 자이로 센서를 조합하여 적용하였다. 보행자세 디스플레이를 위하여 센서 모듈들로부터 수신한 데이터를 활용하여 허벅지, 종아리 및 발을 3차원 모형으로 모델링하여 실시간으로 화면에 보여주도록 하였으며, 편마비 환자의 특이한 보행 자세를 분석하기에 편리하도록 사용자의 보는 각도를 임의로 변화시킬 수 있도록 하였다. 또한 측정된 자세 정보를 활용하여 RLA(Rancho Los Amigos) 보행 주기의 단계별 진행되는 과정을 실시간으로 판단하여 화면에 표시할 수 있도록 함으로써 진행 단계 및 단계별 소요시간을 통하여 보행의 특성을 평가할 수 있도록 하였다.
도로교통법 보행자 신호 규정에 의거 개정된 보행자 신호시간은 보행자 안전을 도모할 수 있으나 신호 주기 증가로 인한 차량 지체 증가가 불가피한 상황으로 대구광역시의 경우 신호주기를 10초 이상 증가하여야 할 교차로는 시간대별로 분석하면 전체의 약 80%를 차지하고 있는 것으로 나타났다. 따라서 본 연구의 목적은 신호시간의 증대를 최소화하면서 보행자의 안전을 도모하기 위한 새로운 보행자 신호시간을 제안하는 것이다. 본 연구에서 제시된 새로운 보행자 녹색시간은 노약자들도 충분히 건널 수 있는 시간으로 설정되고 점멸시간은 일반인도 횡단하기 어려운 시간을 배분함으로서 무리한 횡단을 미연에 방지할 수 있어 안전사고의 위험을 줄 일 수 있은 안이다. 또한 녹색점멸은 보행자가 횡단을 시작하지 말아야 하므로 외국의 경우와 같이 보행자에게 진입을 자제할 수 있는 적색점멸로 전환하는 안을 제시하고자 한다. 본 연구에서 제시한 새로운 보행자 신호시간에 적용한 일반인의 자유보행속도는 대구광역시를 대상으로 조사한 1,105개의 자료를 바탕으로 분석된 15th-percentile 자유보행속도인 1.10m/초로 적용하였으며 노약자 15th-percentile 자유보행속도는 경찰청에서 제시한 0.9m/초 보다 적은 0.85m/초를 적용하였다. 보행자 신호시간에 적용하는 노약자 및 일반보행자의 자유보행속도는 각 도시의 보행자 특성에 따라 각 도시의 특성에 맞게 설정하는 것이 바람직할 것이다.
신경망이나 퍼지 시스템을 사용한 이족 보행 궤적 생성에 대한 연구는 있으나 로봇의 중심점이 변경되는 상황에 대한 보행 궤적 생성은 부족한 실정이다. 본 논문에서는 이족 보행 로봇의 보행에 대해 정의하고, 이를 기반으로 물체 운반시의 유전자 알고리즘을 통한 보행 궤적 생성을 제안하였다. 유전자 알고리즘은 최적화 문제에 있어서 기존의 다른 알고리즘보다 전역적이고 강인한 최적화 방법을 제시하면서도 간단한 구조로서 동작하는 장점을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 기존 연구를 통해 구해진 로봇의 보행궤적을 모태로 부분 사상 교배, 순서교배, 주기교배의 교배 연산자를 순차적으로 이용하여 물체 운반시의 보행 궤적을 구하고 이를 검증하였다.
본 논문에서는 실루엣 동영상으로부터 보행 분석에 사용되는 형태 기술자의 성능을 평가하였다. 형태 기술자는 모멘트기술자(MD), 푸리에기술자(FD), 저나이크기술자(ZD)를 사용하였다. 먼저 성능 평가 지수인 비대칭 지수 AI와 주기지수 PI를 정의하였다. 이 지수는 보행은 주기적으로 주어지며, 이를 표현한 형태 기술자도 같은 보행 주기를 가져야 하는 것을 기반으로 한다. 또한 지수는 형태의 특성을 정확하게 나타내는 인식 성능보다는 형태 기술자들에 의해 얼마나 잘 표현되었는가를 평가하는 것이다, 성능평가결과, ZD가AI = 1.09, PI = 2.21로 대체로 무난한 성능으로 나타났으며, FD가 MD보다 AI = 0.93로 하나의 주기내에서의 성능이 우수하였다. 반면 MD는 FD보다 PI = 2.37로 반복적인 특징이 높게 나타났다. 또한 형태 기술자는 5~10개 정도의 파라미터 개수를 사용하는 것이 좋은 성능을 가짐을 보였다.
망지에 대한 새우의 보행운동은 통발이나 자망 등 그물어구에 어획되는 메카니즘을 규명하고 어구를 개량하는데 기본적인 필수요인이 될 것이다. 여기서는 김해 낙동강 지류에서 채집한 갑장 $22{\sim}31mm$ 정도의 징거미 새우를 사용하여 평판과 망목크기가 각각 16, 23, 37mm 인 망지위에서의 보행운동을 비디오카메라로 촬영하고, 직선적인 보행운동을 V.T.R로 분석. 비교하였다. 망지에서의 보행운동은 진행방향으로 내뻗는 다리가 그물코의 망사위에 바로 착지하지 못하고 다리마디가 그물코 사이로 빠져서 그물코위에 다리가 걸리게 되는 경우가 대부분이었다. 따라서 한 다리간, 또는 각 다리간의 보행위치, 이동순서, 시간차이, 연쇄적인 동작 등 보행 형식이 평면에서의 경우보다 매우 불규칙하게 나타났다. 징거미 새우의 보행운동을 분석한 결과 보폭, 각 다리간의 상대위상차, 주기의 변동계수 등은 평판과 망지의 망목 크기에 따라 큰 차이를 보였으나 이동속도, 주기, 뻗기와 오므리기의 시간비 등에서는 별로 차이가 없었다.
본 연구의 목적은 마비측 다리에 나선형 방향으로 테이핑을 적용하여 뇌졸중 환자의 보행능력에 미치는 즉각적인 효과를 알아보고자 하였다. 뇌졸중 환자 42명을 각각 실험군(나선형 테이핑군) 21명과 대조군(넙다리네갈래근 테이핑군)21명으로 나누어 테이핑을 부착하였다. 두 집단 모두 10m 보행 검사(10 meter walk test)와 동적 보행 지수(Dynamic Gait Index; DGI), 가속도계(Accelerometer)를 이용한 시 공간적 보행변수 중 보행율(cadence), 속도(speed), 마비측 보행주기(gait cycle duration), 마비측 디딤기(stance phase duration), 마비측 양발 지기기(double support duration)를 측정하였다. 연구 결과 중재 전과 중재 후 두 집단 모두 10m 보행과 DGI 그리고 보행율, 보행속도에서 유의한 증가를 보였고 마비측 디딤기, 마비측 보행주기, 마비측 양발지지기에서 증가 및 감소하였지만 유의한 차이가 없었다. 두 집단간 변화량 차이는 유의한 차이가 없었다. 테이핑을 통한 뇌졸중 환자의 보행능력 변화에서 두 방법 모두 보행능력에 증가함을 알 수 있었다. 하지만 나선형 테이핑은 테이핑 절단 횟수가 적고 비교적 쉽게 적용이 가능하므로 가정에서 적용 시 보다 쉽게 적용할 수 있는 방법일 것이다.
Journal of the Korean Data and Information Science Society
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제27권5호
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pp.1241-1251
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2016
일정한 시간 간격으로 임의의 점프크기가 계속 누적되는 이산시간 확률보행을 고려한다. 각 시점에서의 점프크기가 이전 시점의 점프크기에 종속되어 결정되는 상관 확률보행과 각 시점에서의 점프크기가 이전 시점의 점프크기와 무관하게 독립적으로 결정되는 무상관 확률보행의 점근적 평균을 각각 계산한다. 그리고 상관 확률보행과 무상관 확률보행을 임의적으로 혼합하여 결합하거나 또는 일정한 패턴에 따라 주기적으로 반복하여 결합하는 혼합 확률보행의 점근적 평균 식을 유도한다. 각 확률보행의 점근적 평균은 0으로 공정한 게임을 나타내지만 두 확률보행을 결합한 혼합 확률보행의 점근적 평균은 음수가 되어 지는 게임이 되거나 또는 양수가 되어 이기는 게임이 되는 파론도 역설 현상이 나타남을 확인하고 해당되는 각 모수의 범위를 찾는다.
4족 보행로봇은 에너지원을 본체에 부착하고 다녀야 하기 때문에 산업용 로봇에서 크게 고려되지 않았던 에너지 효율이 중요한 문제로 부각되었고 이에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다. 현재까지 4족 보행로봇 에너지 효율에 관한 연구의 대부분은 수학적 모델링, 동역학적 해석 또는 시뮬레이션으로 주기(Period)당 에너지 소모량을 근거로 효율을 평가하였다. 실험적 결과에 의한 연구는 아직 부족하며 로봇은 단순히 한주기를 보행하는 것이 아니라 연속적으로 보행하는 것이기 때문에 한주기를 기준으로 효율을 평가하는 것은 적합하지 않을 수도 있다. 본 논문에서는 실험 로봇인 TITAN-VIII을 보폭이 0.1, 0.2, 0.3[m]일 때 주기를 1.0, 1.5, 2.0, 3.0[sec]로 변경하면서 12가지 경우에 대해서 2[m]를 Trot 보행 시키면서 에너지 소모량을 측정하고 실험적 결과를 근거로 에너지 효율관계를 분석하였다.
보행로봇은 평탄 지형에서나 비평탄 지형에서 이동할 수 있다. 지형에 따라 적절한 알고리즘으로 변화시켜 보행할 수 있다. 지금까지의 시각이 없는 로봇에 적합한 걸음새에 대한 논문들은 각 다리의 착지점을 선택하는 방법에 초점을 맞추고 있다. 그러나 본 논문에서는 스트로크와 주기를 변화시켜 비평탄 지형에서도 안정된 등속도 보행을 하는 알고리즘을 제시한다. 이 적응 알고리즘을 적용하여 로봇이 보행을 한다면, 고 기능의 센서를 이용한 복잡한 제어없이 발바닥에 장착된 힘 센서의 신호만으로도 비평탄 지형에서 안정된 등속도 보행이 가능하다. 본 논문에서는 각 다리에 2 자유도를 갖는 4족 로봇으로 평탄 지형과 비평탄 지형에서 물결 걸음새로 보행하는 실험을 하였다. 보행실험을 통하여 적응 알고리즘이 유용함을 증명하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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