We proposed the above-knee prosthesis using rotary MR damper in which knee joint is semi-actively controlled by microprocessor. Dissipation torque in the knee joint can be controlled by the magnetic field which is induced by applying current to a solenoid, Tracking control of knee joint angle was tested by 3-DOF Leg simulator. The experimental results show that the proposed above-knee prosthesis system had good performance in swing phase tracking and repetitive controller in conjunction with a computed control law and PD control law, reduced RMS tracking error as the repetitions of tracking. Moreover, desired knee angle trajectory was generated based on the estimation of gait period with the gyro signal and the tracking control was performed.
The above-Knee Prosthesis has been used by the handicapped person and become a important part of their life. But uniform above-knee prosthesis only increases inconvenience And so the tool that can estimate and help to design of suitable prosthesis for user need to be developed. The simulator developed in this research is composed of two part. One is hardware that can realize various walking motions. The other is software that can display and analyze the results of walking mot ion. Three motors constitute hardware of Simulator. Two motors are used to realize heap motion that need two degree of freedom and the rest one used to realize swing motion. Software of Simulator display results of three motor trajectories and walking mot ion of hardware using computer graphic. Therefore, The simulator developed in this research which is able to realize human gait and results are analyzed through simulation program at PC will be some help to design and produce of prosthesis suitable to user.
This study is the method which is adapted to control ankle joint movement for resolving the problem of gait imbalance in intervals where gait environments are changed and slope walking, as applying terrain-adaptive technique to intelligent above-knee prosthesis. In this development of above-knee prosthesis, to classify the gait modes is essential. For distinguishing the stance phases and the swing phase depending on roads, a machine learning which combines decision tree and random forest from knee angle data and inertial sensor data, is proposed and adapted. By using this method, the ankle movement state of the prosthesis is controlled. This study verifies whether the problem is resolved through butterfly diagram.
Cho, H.S.;Ryu, J.C.;Mun, M.S.;Kim, G.S.;Kim, K.H.;Kim, S.K.;Cheon, M.S.
Proceedings of the KOSOMBE Conference
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v.1997
no.11
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pp.267-271
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1997
In this study, swing phase dynamic simulation of above-knee prosthesis is performed. The prosthesis consists of a single axis knee mechanism and pneumatic cylinder. The numerical modelling of the prosthesis is analyzed in two dimensions. The governing equation of thermodynamical pneumatic cylinder model is applied to construct the control of lower limb during swing phase. Knee flexion angle with respect to the orifice diameter of the pneumatic cylinder is produced. This analysis will be very useful to the design of pneumatic cylinder in prosthesis.
Kim, S.K.;Kim, J.K.;Choi, K.W.;Kim, K.H.;Mun, M.S.
Proceedings of the KOSOMBE Conference
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v.1998
no.11
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pp.88-89
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1998
In this paper, a transfemoral prosthesis with a microprocessor controlled pneumatic knee developed at KOREC is presented. The resistance of the knee is changed automatically via a microprocessor as the amputee's gait speed changes, so that the prosthetic side of the amputee can follow the sound limb. Gait analysis has been conducted to evaluate the performance of the developed prosthesis and the improvement of the gait pattern including the gait symmetry was observed.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.24
no.7
s.196
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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..
Objective: The purpose of this study was to access quality of life and evaluate pre and post surgery management for persons with lower limb amputations. Method: This study was designed as a telephone survey. The subjects were patients who underwent their lower limb amputation between January 1994, and February 2005 at Asan Medical Center in seoul. sixty one of 203 subjects had granted consent and were studied. Results: The major cause of below knee amputations was vascular disease. Traumatic injuries were more common among subjects with above knee amputations. 93.4% of subjects were in use of prosthesis and 70.1 days were required to fit the prosthesis. 68.4% of subjects were able to ambulate with single point cane or without assistive devices. 80.3% of subjects complained phantom pain. Most subjects expressed the unsatisfactory result regarding the functional usage of prosthesis and education from hospital. Conclusion: Pre and post surgery rehabilitation program will benefit to promote better functional status and quality of life for persons with lower limb amputations.
The pattern recognition or fuzzy inference, which is mainly used for the development of the automatic walking mode change of the above knee prosthesis, has a disadvantage in that it is difficult to estimate with the immediate change of the walking environment. In order to solve a disadvantage, this paper developed an algorithm that automatically converts the walking mode of the next step by estimating the walking environment at a specific gait phase. Since the proposed algorithm should be implanted and operated in the microcontroller, it is developed using the random forest base in consideration of calculation amount and estimated time. The developed random forest based gait and environmental estimation model were implanted in the microcontroller and evaluated for validity.
The purpose of this study was to introduce rotation-plasty procedure and prosthetic ambulation training. The recent development of chemotherapy and diagnostic facility have permitted the orthopaedic surgeons to try limb saving procedures rather than amputations for the treatment of the malignant bone tumors. If the tumors around the knee joint were treated by mid-thigh amputation or hip disarticulation, it would impose the client with a great handicap for rehabilitation. Rotation-plasty procedure was first done by Borggreve, in 1930 for the congenital short femur. Recently this procedure was used a malignant bone tumor at the distal femur by Kotz and Salzer in 1982. In spite of its cosmetic problem of the distal stump, this procedure has the great functional advantage of converting the above-knee amputation to the below-knee amputation. The inverted foot was also good to control the prosthesis as a below-knee stump and heel functioned as a patella to support the body weight. This 15 years old girl case was had rotation-plasty due to osteosarcoma of the distal femur with 3rd postoperative chemotherapy, and admitted to Yonsei rehabilitation hospital for prosthetic ambulation training. Then, the case had excellent functional results of prosthetic ambulation training with rotaion-plasty after 3 months.
Currently, Intelligent femoral prostheses that support the corresponding mode in walking and specific movements are being studied. Certain controls such as upstairs, sitting, and standing require a technique to classify control commands based on the user's intention because the mode must be changed before the operation. Therefore, in this paper, we propose a technique that can classify various control commands based on the user's intention in the intelligent thigh prosthesis system. If it is determined that the EMG signal needs to be compensated, the proposed technique compensates the EMG signal using the correlation between the strength and frequency components of the normal EMG signal and the muscle volume estimated by the pressure sensor. Through the experiment, it was confirmed that the user's intention was accurately detected even in the situation where muscle fatigue was accumulated. Improved intention detection techniques allow five control modes to be distinguished based on the number of muscle contractions within a given period of time. The results of the experiment confirmed that 97.5% accuracy was achieved through muscle tone compensation even if the strength of the muscle signal was different from normal due to muscle fatigue after exercise.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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