• 제목/요약/키워드: 자세안정성

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쿼터니온을 이용한 유도탄 자세제어

  • 송찬호;남헌성;김승환;조항주
    • 한국군사과학기술학회지
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    • 제1권1호
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    • pp.166-188
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    • 1998
  • 본 논문에서는 쿼터니온 궤환 개념이 기존의 오일러각 궤환 개념에 비해 추력벡터제어(Thrust Vector Control) 방식을 사용하는 전술 유도탄 자세제어에 보다 효과적으로 적용될 수 있음을 보인다. 오일러각 궤환 방식을 택한 기존의 자세제어기에서 오일러각 궤환 부분을 쿼터니온 궤환으로 적절히 바꾸어 주게 되면 자세명령 크기 변화에 따른 시간응답 특성의 변화를 줄일 수 있으며, 쿼터니온 궤환 방식을 택할 경우, 우주비행체 자세제어 분야에서 활발히 연구되고 있는 고유축(Eigen Axis) 회전에 의한 자세변환을 수행할 수 있는 자세제어기 설계가 가능하다. 고유축 회전은 최단경로에 의한 자세변환 개념이므로, 이러한 능력을 갖춘 자세제어기는 신속한 자세변환이 필요한 전술 유도탄의 초기비행에 매우 효과적으로 이용될 수 있다. 더욱이, 제어법칙에 공력모멘트를 보상하는 항을 추가하게 되면 변화가 심한 공력 모멘트가 유도탄의 회전운동에 미치는 영향을 줄일 수 있어 고유축 회전성능을 보다 개선시킬 수 있다. 우선, 오일러각 궤환보다 쿼터니온 궤환이 유리한 점을 논하고, 쿼터니온 궤환에 근거한 자세제어기의 설계 개념과 제안된 제어기에 의해 구성되는 폐루우프에 대한 안정성 문제를 다룬 후, 시뮬레이션을 통해 그 타당성을 검증한다.

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체간 안정성을 위한 전동침대의 제어시스템 설계 (Control System Design of Electric Operated Adjustable Bed for Body Posture Stability)

  • 배주환;문인혁
    • 재활복지공학회논문지
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    • 제6권2호
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    • pp.55-62
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    • 2012
  • 본 논문에서는 하나의 접촉식 리미트스위치(limit switch)를 사용하여 등판과 대퇴판의 사잇각을 항상 90도 이상으로 유지할 수 있는 자세제어시스템을 제안한다. 이를 위해 등판 기구와 대퇴판 기구의 기구학 해석을 수행하고, 설계에 필요한 최적설계변수를 결정한다. 이 해석 결과를 이용하여 프로토타입 자세제어시스템을 제작한다. 시뮬레이션과 실험을 통해 등판과 대퇴판 중 하나가 상승하더라도 등판과 대퇴판의 사잇각이 항상 90도 이상 유지되는 것을 보인다. 이 결과로부터 본 연구에서 제안하는 자세제어 방법이 사용자의 체간 자세안정성을 유지할 수 있음을 보인다.

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퍼지제어기를 이용한 비행 자세제어 (Flight Attitude Control of using a Fuzzy Controller)

  • 박종오;설재훈;김승철;임영도
    • 한국지능시스템학회논문지
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    • 제13권1호
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    • pp.91-96
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    • 2003
  • 본 논문에서는 비행물체의 운동에 기초한 지능제어 알고리즘을 사용하여 대기의 환경적 요인과 기체형태 및 추력의 인위적 요인들간의 복잡한 함수관계를 지식과 경험에 의한 제어규칙으로서 비행안정성 확보와 자율비행을 위한 비행 자세제어를 행하였다. 비행 자세제어를 위하여 사용한 지능제어기는 다변수 입력 및 출력이 가능하며 강인성을 지닌 퍼지제어기를 사용하였다. 실험을 위해 모형비행기와 자세 검출용 센서를 제작하고, 비행 전문가의 지식과 경험을 기초로 하여 작성한 제어규칙에 의하여 프로그램 된 퍼지제어기를 수 차례의 시험비행을 통해 제어규칙을 조정한 결과 안정된 자세제어를 행할 수 있었다

소비 에너지 분석을 통한 이족로봇의 저전력 보행 보정 기법 (Low-Power Walking Compensation Method for Biped Robot Based on Consumption Energy Analysis)

  • 이창석;나두영;김용태
    • 한국지능시스템학회논문지
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    • 제20권6호
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    • pp.793-798
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    • 2010
  • 본 논문에서는 소비 에너지 분석을 통한 이족보행로봇의 저전력 보행 보정 기법을 제안하였다. 먼저 이족 로봇의 보행 기본자세의 각 축별 소비 에너지를 분석하여 소비 에너지를 절감하는 기본 보행 자세를 구현하였다. 이족 로봇의 보행 기본자세를 무릎 구부리는 자세로 정하여 소비에너지를 줄이고, 무게중심을 낮추어 자세 안정성을 향상하였다. 이족로봇의 보행시 모터 전류를 측정하여 좌우 다리의 소비 전력을 분석하고, 이를 바탕으로 좌우 에너지 불균형을 제거하도록 보행 자세를 보정하였다. 보행 기본자세의 좌우 소비 전력을 고르게 분포시키게 자세를 보정함으로서 전체 소비 에너지를 감소시키고, 로봇의 좌우 자세 균형을 맞추어 보행시 안정성을 향상하였다. 제안한 소비 에너지 분석을 통한 저전력 보행 구현 방법은 임베디드시스템 기반의 소형 이족 로봇을 실제 제작하여 보행 실험을 통해 성능을 검증하였다.

편대비행 위성의 자세 동기화를 위한 SDRE 추적 제어기와 Hardware-In-the-Loop 시뮬레이션

  • 정준오;박상영
    • 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
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    • 한국우주과학회 2010년도 한국우주과학회보 제19권1호
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    • pp.31.2-31.2
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    • 2010
  • 편대비행 위성이 공동의 임무를 수행하기 위해서는 편대를 이루는 위성의 각기 다른 초기 오차와 다양한 외란 환경에서도 자세 동기화를 이룰 수 있는 기법이 필요하다. 이 연구에서는 편대비행위성의 자세 동기화를 위하여 비선형 시스템에 대한 준최적 제어기법인 SDRE(State-Dependent Riccati Equation)에 기반한 추적 제어기가 사용되었다. 반작용 휠이 포함된 위성의 자세 동역학이 SDRE 추적 제어기를 구성하는데 이용된다. 이를 Leader/Follower 편대비행 시스템에 적용하며, 기준 자세를 추적하는 Leader 위성의 자세를 Follower 위성이 추적하여 자세 동기화를 이룰 수 있다. MATLAB과 SIMULINK를 이용한 수치해석적 시뮬레이션으로 추적 제어기의 성능을 검증하였으며, 이에 대한 실시간 HIL(Hardware-In-the-Loop) 시뮬레이션이 수행되었다. 무중력 환경을 모사하는 에어베어링시스템과 세 개의 반작용 휠을 장착한 자세제어 HILS(Hardware-In-the-Loop Simulator)는 PC104 타입의 임베디드 컴퓨터에서 SIMULINK의 xPC Target을 이용한 실시간 시뮬레이션 환경을 제공하며, 이에 적용되는 SDRE 추적 제어기는 이산화되어 설계되었다. 또한 SDRE 추적 제어기에 대한 안정성을 보장하는 영역이 추정되어 위 추적 제어기가 위성 편대비행에 적합한 자세 동기화 기법임을 보였다.

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진료자세가 고정성 국소의치의 지대치 삭제에 미치는 영향 (An influence of operator's posture on the shape of prepared tooth surfaces for fixed partial denture)

  • 원인재;권긍록;배아란;최대균
    • 대한치과보철학회지
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    • 제49권1호
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    • pp.38-48
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    • 2011
  • 연구 목적: 본 연구는 고정성 국소의치 제작을 위한 상악 좌측 제2소구치 및 제2대구치의 지대치 삭제에 대하여 인체공학적으로 안정된 진료 자세를 확립하고, 치과의사의 일반적 작업 자세와 비교, 분석하고 인체공학적으로 안정된 자세의 임상적용 가능성을 알아보고 이를 이용하여 향후 치과의사 교육의 기초 자료로 활용하기 위함이다. 연구 재료 및 방법: 상악 좌측 고정성 국소의치를 위한 인체공학적으로 안정된 자세를 고안하고 임상 경력 3-6년의 보철과 전공의 과정에 있는 치과의사 8명을 선정하여 임의의 자세로 상악 좌측 고정성 부분의치 지대치 삭제를 시행하고 연구 대상자들에게 인체공학적으로 안정된 자세를 교육하고 연구 대상들에게 인체공학적으로 안정된 자세로 상악 좌측 고정성 국소의치 지대치 삭제를 시행하였다. 임의의 자세로 삭제 시행한 치아와 인체공학적으로 안정된 자세로 삭제 시행한 치아를 KHDP 3-dimensional measuring device를 사용하여 계측해 교합면 삭제량, 변연의 폭경, 변연의 깊이 축면 경사도. 그리고 삭제시간을 측정 비교하였다. 모든 계측된 결과를 윈도우즈용 SPSS 통계 프로그램 (ver. 18.0, SPSS, Chicago, IL, USA)을 이용하여 교합면 삭제량, 변연의 폭 및 깊이, 축면 경사도, 치아 삭제 시간을 평균값 및 표준편차 분석하고 T-test를 Random Position 와 Home Position에 따른 차이 검정하였다. 결과: 와(fossa) 부위에서의 교합면 삭제량은 상악 좌측 제2소구치 및 제2대구치 모두에서 지시삭제량에 비해 적었으며, 교두정에서의 삭제량은 지시삭제량 1.7 mm에비해 많았으나, Random position과 Home position간에 유의차는 없었다 (P > .05). 변연 폭의 삭제량은 상악 좌측 제2소구치 및 제2대구치 모두에서 지시삭제량에 비해 많았으며, Random position과 Home position간에 유의차는 없었다 (P > .05). 변연 깊이의 삭제량은 상악 좌측 제2소구치 및 제2대구치 모두에서 Random position이 Home position에 비하여 지시삭제량보다 깊었다 (P < .05). 축면경사각은 상악 좌측 제2소구치 및 제2대구치 모두에서 Home position의 축면 경사각이 Random position의 축면경사각보다 작았으나 유의차는 없었다 (P > .05). 피어슨 상관분석 결과, Random position에서 교합면 삭제량, 변연 깊이, 축면경사각은 서로에게 영향을 주고 있었으나, Home position에서는 측정결과 들이 거의 독립적으로 서로에게 영향을 주지 않았다 (P < .05). Home position 삭제 횟수가 많아질수록 삭제소요 시간은 줄어들었고, 이는 실험에 참여한 8명 모두에서 Random position 삭제시간과 비슷해지거나 더 짧았다. 결론: 고정성 국소의치를 위한 상악 좌측 제2소구치 및 제2대구치 삭제의 경우, 교합면 삭제량, 변연의 폭, 변연의 깊이, 축면 경사각에 있어서 Home position과 Random position 간에는 큰 차이가 없었다. 삭제시간, 인접치 인접면 손상 정도는 Home position이 Random position보다 적었다. 또한 자세분석을 한 결과 Home position이 Random position에 비하여 곧은 자세로 인체에 무리를 주지 않았다. 따라서 인체공학적으로 안정된 자세인 Home position의 임상적용 가능성이 높다고 생각된다.

테라테인먼트 테이핑과 발바닥 운동이 대학생의 평발 개선에 미치는 영향 (Effects of Teratainment Taping and Footpad Exercise on the Improvement of Flat Foot in a University Student)

  • 이정욱;윤영제;고선근
    • 한국엔터테인먼트산업학회논문지
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    • 제13권4호
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    • pp.369-375
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    • 2019
  • 본 연구는 테라테인먼트 테이핑과 발바닥 운동이 대학생의 평발 개선에 미치는 영향을 알아보았다. 발배뼈 하강 검사를 통해 유연성 평발 테이핑군(13명), 유연성 평발 발바닥 운동군(14명), 강직성평발 테이핑군(12명), 강직성 평발 발바닥 운동군(13명)으로 나누었다. 테라테인먼트 테이핑과 발바닥 운동을 1시간 적용 후, 발배뼈의 높이 변화, 균형 능력, 자세 안정성을 평가하였다. 발배뼈 높이 변화는 중재 전-후의 높이를 측정하고, 균형 능력은 timed up & go test를 측정하였으며, 자세 안정성 평가는 어깨넓이 두발지지, 두발모음 자세, 발뒤꿈치-발끝서기 자세에서 안정성 한계를 평가하였다. 본 연구의 연구결과, 발배뼈 높이 변화에서 유연성 평발 테이핑군의 왼발과 오른발, 유연성 평발 운동군의 오른발, 강직성 평발 태이핑군의 오른발에서 중재 전-후 비교에서 통계학적으로 유의한 차이가 있었으며(p<0.5), 균형 능력 평가에서는 군간과 군내의 중재 전-후 비교에서 통계학적으로 유의한 차이는 없었다. 자세 안정성 평가에서는 유연성 평발 운동군과 강직성 평발 테이핑군의 중재 전-후 비교에서 발뒤꿈치- 발끝서기 자세에서 통계학적으로 유의한 차이가 있었으며(p<0.5), 중재 후 비교에서 유연성 평발 운동군이 강직성 평발 운동군에 비해 발뒤꿈치-발끝서기 자세에서 통계학적으로 유의한 차이가 있었다(p<0.5). 본 연구결과를 통해 테라테인먼트 테이핑과 발바닥 운동이 대학생의 평발 개선에 유의한 영향을 주는 것을 알 수 있었다. 따라서 평발의 개선을 위해 테라테인먼트 테이핑과 발바닥 운동의 적용을 권장한다.

통신해양기상위성 휠 전기접속 적합성 해석 (Electrical Interfaces Compatibility Analysis for the COMS Wheels)

  • 구자춘;김의찬
    • 항공우주기술
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    • 제6권1호
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    • pp.103-108
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    • 2007
  • Eurostar 3000 자세제어 시스템은 자세 안정도에 대한 강력한 요구사항 없이 통신 임무에 최적화 되어 있음으로 통신해양기상위성 광학 관찰 임무에서 정밀 자세 안정도 요구사항을 만족하기 위해서는 개선되어야 한다. 이 통신해양기상위성 구성의 제한 사항은 휠에 대해 특수성을 유발시킨다. 본 해석의 목적은 통신해양기상위성 휠과 외부 유닛들 사이의 전기접속에 대해 적합성을 검증하는 것이다. 본 연구에서는 전력링크, 명령, 디지털 측정, 아날로그 측정 및 실패 상태 또는 조립시험 오류들에 대해 유닛들 사이의 적합성을 확인하였다. 본 접속 적합성 검증에 추가적으로 본 연구는 하니스 레벨에서 적용되는 전기 및 제작에서 권고사항을 제공한다.

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반작용 휠을 사용하는 인공위성의 내고장 자세제어기법 (Fault Tolerant Attitude Control for a Spacecraft Using Reaction Wheels)

  • 진재현;이훈구;탁민제
    • 한국항공우주학회지
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    • 제35권6호
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    • pp.526-532
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    • 2007
  • 본 논문에서는 반작용 휠을 사용하는 위성체의 내고장 제어 문제를 다루고 있다. 고장은 구동기(반작용 휠)에만 발생한다고 가정하였으며, 고장에 대해서도 자세제어 성능을 유지할 수 있는 제어알고리듬을 제안한다. 자세제어 루프는 각속도 제어 루프를 포함하고 있으며, 각속도 제어 루프에 시간지연제어 기법을 적용하여 고장에 대응할 수 있도록 한다. 제안한 제어기의 안정성 조건을 제시하며, 시뮬레이션을 통해 다양한 형태의 고장에 대해 안정된 자세 추종 성능을 검증한다.

만성 요통 환자에서 척추 유연성과 허리 근육 반응속도 분석 (The Spinal Flexibility and Response Time of Erector Spinae Muscle Following Stabilization Exercise)

  • 성수원
    • 대한정형도수물리치료학회지
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    • 제6권1호
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    • pp.35-49
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    • 2000
  • 허리 근육손상은 기대치 못한 상황에서 신체의 적절한 반응이 지연될 경우 근육 염좌와 같은 상해나 요통으로 연결된다. 이 연구는 척추 안정 운동 후 척추의 유연성과 척추 근육의 반응 속도를 만성 요통 환자와 정상인을 대상으로 비교 연구 하였다. 만성 요통 환자 군은 척추 안정 운동을 4주간 20회 시행하였으며 이와 비슷한 특성을 가진 대조군을 비교하였다. 신체 유연성은 환자가 앉은 자세에서 척추를 축으로 신체의 회전 정도를 측정하였다. 척추 반응 속도 측정은 환자가 선 자세에서 두 손으로 판을 들고있는 동안 정구공이 1.8 m (6.4 N)에서 낙하시 좌, 우측 척추 근육의 반응 속도를 Wavelet 분석으로 측정하였다. 연구 결과 척추 안정 운동을 행한 만성 요통 환자군의 신체 유연성과 척추 근육 반응 속도가 통계적으로 유의하게 증가하였다. 척추 유연성은 만성 요통 환자 군에서 131.0cm에서 척추안정 운동후 144.1cm으로 증가하였다 (p<0.05). 척추 근육 반응 속도는 척추 안정 운동을 행한 만성 요통 환자 군에서 90.00msec에서 68.55msec로 (p<0.05), 정상 군에서는 86.28msec에서 75.64msec로 (p>0.05) 단축되었다. 척추 안정 운동은 근, 신경 조직의 반응속도를 증가시키며 특히 만성 요통 환자에서 척추의 안정성을 회복시킨다. 특히 척추의 안정성 증가는 기대치 못한 상황에서 선체의 적절한 반응의 속도를 회복시키며 결과적으로 허리 손상을 예방 할 수 있다. 물리치료학에서 근 골격 신경계의 반응 속도측정을 위한 연구로 Wavelet 분석과 같은 첨단장비를 통한 운동 치료의 질에 관한 연구의 도입이 필요하다. 또한 구체적인 치료적 운동결과의 측정을 통해 물리 치료의 효과성과 효율성을 높이기 위한 생체 의학적 연구가 요망된다.

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