Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.25
no.8
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pp.104-110
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2008
The aim of this study ultimately is verifying that PGO gait is more efficient than RGO fur paraplegics because the air muscle assists hip flexion power in heel off movement. The gait characteristics of the paraplegic wearing the PGO or RGO are compared with that of a normal person. PGO with air muscles was used to analyze the walking of patients with lower-limb paralysis, and the results showed that the hip joint flexion and pelvic tilt angle decreased in PGO. In comparison to RGO gait, which is propelled by the movements of the back, PGO uses air muscles, which decreases the movement in the upper limb from a stance phase rate of 79$\pm$4%(RGO) to 68$\pm$8%. The energy consumption rate was 8.65$\pm$3.3 (ml/min/Kg) for RGO, while it decreased to 7.21t2.5(ml/min/Kg) for PGO. The results from this study show that PGO decreases energy consumption while providing support for patients with lower-limb paralysis, and it is helpful in walking for extended times.
In this study, a composite material frame was designed to increase the energy harvesting efficiency of polyvinylidene fluoride (PVDF) ribbon harvesters which are installed inside smart shoes. In order to minimize the amount of deformation in the load direction of the frame, it was designed using carbon continuous fiber composites and its complex shaped structure was manufactured using a 3D printer. In order to calculate the amount of deformation of the insole and midsole of the shoes under the condition of the load generated during walking, the insole and midsole were modeled using the distributed spring elements. Using finite element analysis, the elongation of ribbon-type harvesters mounted on smart shoes was calculated during walking. It is expected that the predicted elongation of the harvester can be utilized to increase the energy harvesting efficiency of smart shoes.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.14
no.3
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pp.1266-1273
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2013
The purpose of this study was to analysis the effect of form of outsole - complex function double rocker sole(CDR) vs. negative-heel rocker sole (NR) - on energy consumption and heart rate intensity during gait. 11 women, who had no medical history on musculoskeletal disease and surgery within 3 years prior to study, were participated. The walking energy cost per time (WECt) during 35minutes, heart rate intensity, and total calorie consumption were compared by using pair t-test. The WECt and total calorie consumption were found to be significantly higher(p<.05) in CDR than NR. However, there was no difference in HRi. Based on the present study, CDR shoe may have significant implications in shoe prescription for people who want to increase energy consumption.
The aim of this modelling study was to investigate the effect of large herd size (and land areas) on walking distances and milking interval (MI), and their impact on milk yield and economic penalties when 50% of the total diets were provided from home grown feed either as pasture or grazeable complementary forage rotation (CFR) in an automatic milking system (AMS). Twelve scenarios consisting of 3 AMS herds (400, 600, 800 cows), 2 levels of pasture utilisation (current AMS utilisation of 15.0 t dry matter [DM]/ha, termed as 'moderate'; optimum pasture utilisation of 19.7 t DM/ha, termed as 'high') and 2 rates of incorporation of grazeable complementary forage system (CFS: 0, 30%; CFS = 65% farm is CFR and 35% of farm is pasture) were investigated. Walking distances, energy loss due to walking, MI, reduction in milk yield and income loss were calculated for each treatment based on information available in the literature. With moderate pasture utilisation and 0% CFR, increasing the herd size from 400 to 800 cows resulted in an increase in total walking distances between the parlour and the paddock from 3.5 to 6.3 km. Consequently, MI increased from 15.2 to 16.4 h with increased herd size from 400 to 800 cows. High pasture utilisation (allowing for an increased stocking density) reduced the total walking distances up to 1 km, thus reduced the MI by up to 0.5 h compared to the moderate pasture, 800 cow herd combination. The high pasture utilisation combined with 30% of the farm in CFR in the farm reduced the total walking distances by up to 1.7 km and MI by up to 0.8 h compared to the moderate pasture and 800 cow herd combination. For moderate pasture utilisation, increasing the herd size from 400 to 800 cows resulted in more dramatic milk yield penalty as yield increasing from c.f. 2.6 and 5.1 kg/cow/d respectively, which incurred a loss of up to $AU 1.9/cow/d. Milk yield losses of 0.61 kg and 0.25 kg for every km increase in total walking distance (voluntary return trip from parlour to paddock) and every one hour increase in MI, respectively. The high pasture utilisation combined with 30% of the farm in CFR in the farm increased milk yield by up to 1.5 kg/cow/d, thereby reducing loss by up to $0.5/cow/d (c.f. the moderate pasture and 800 cow herd scenario). Thus, it was concluded that the successful integration of grazeable CFS with pasture has the potential to improve financial performance compared to the pasture only, large herd, AMS.
In this paper, the basic study on the design of the flexible keel of the energy-storage prosthetic foot was performed in order to Improve the walking performance and Increase the activities of the below knee amputees. Based on the analysis of the anthropometric data and the normal gait on two dimensional sagittal plane available In the literature, we presented a model of the basic structure of the flexible keel of the prosthetic foot. The model of the basic structure was composed of the simple beams, and linear rotational spring and damper. Laminated carbon fiber-reinforced composites were selected as the material of the basic structure model of the flexible keel In order to apply the high strength and light weight materials to the basic structure of the flexible keel of the prosthetic foot. The recoverable strain energy In response to the change of beam shape was calculated bur the finite element analysis and it was suggested that the change of beam shape could be the design variable in flexible keel design. The simulation process was systematically designed by using orthogonal array table in order to design the flexible keel structure which could store the more recoverable strain energy. finite element analysis was carried but according to the design of simulations by using the finite element program ABAQUS and the flexible keel structure of the energy-storage prosthetic foot was obtained from the analysis of variance(ANOVA). The dynamic simulation model of the prosthetic walking using the flexible keel structure was made and the dynamic analysis was carried but during one walk cycle. Based on the above results, an effective design process was presented for the development of the prosthetic fool system.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea CI
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v.48
no.2
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pp.127-137
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2011
We have developed a wearable device that can convert sensor data into real-time step counts and activity levels. Sensor data on gait were acquired using a triaxial accelerometer. A test was performed according to a test protocol for different walking speeds, e.g., slow walking, walking, fast walking, slow running, running, and fast running. Each test was carried out for 36 min on a treadmill with the participant wearing a portable gas analyzer (K4B2), an Actical device, and the device developed in this study. The signal vector magnitude (SVM) was used to process the X, Y, and Z values output by the triaxial accelerometer into one representative value. In addition, for accurate step-count detection, we used three algorithms: an heuristic algorithm (HA), the adaptive threshold algorithm (ATA), and the adaptive locking period algorithm (ALPA). A regression equation estimating the energy expenditure (EE) was derived by using data from the accelerometer and information on the participants. The recognition rate of our algorithm was 97.34%, and the performance of the activity conversion algorithm was better than that of the Actical device by 1.61%.
Kim, Jang-Hwan;Kwon, Oh-Yun;Yi, Chung-Hwi;Cho, Sang-Hyun;Cynn, Heon-Seock;Choi, Heung-Sik
Physical Therapy Korea
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v.20
no.1
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pp.18-27
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2013
The purpose of this study was to compare the ring lock type knee-ankle-foot orthosis (KAFO) with newly developed 4-bar linkage KAFO on the gait characteristics of persons with poliomyelitis clinically. This 4-bar linkage is the stance control type KAFO which provide the stability during stance phase and knee flexion during swing phase. Two subjects participated in this study voluntarily. We provided the customized 4-bar linkage KAFO then asked the subjects to walk in level surface and stairs under the two different KAFO conditions. The characteristics of gait in the persons with poliomyelitis were evaluated using a 3D motion analysis system and force plate. Additionally 6 minute walk test for physiological cost index were conducted using pulse oximeter to measure the energy consumption. In the results of this study, the differences of 4-bar linkage KAFO compared with ring lock type KAFO are as follows: (1) Walking speed, stride length, and step length on level increased in subjects, (2) The gait symmetry was improved by generated knee flexion and decreased pelvic external rotation on level and stairs walking, (3) Decreased vertical excursion of center of mass and pelvic elevation during swing phase was decreased on level, (4) Knee extension moment, hip flexion moment, hip and knee internal rotation moment of non-braced limb were decreased on level walking, (5) Walking speed in 6-minute walk test was increased and physiological cost index was decreased. These findings indicate that 4-bar linkage KAFO compared with ring lock type KAFO is effective in enhancing pattern, endurance, and energy consumption in level surface and stairs walking.
Kim, Wan-Soo;Lee, Seung-Hoon;Ryu, Jae-Kwan;Baek, Joo-Hyun;Kim, Dong-Whan;Han, Jung-Soo;Han, Chang-Soo
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.29
no.3
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pp.346-353
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2012
The purpose of this study is to verify the energy efficiency of the integrated system combining human and a lower extremity exoskeleton robot when it is applied to the proposed gait pattern. Energy efficient gait pattern of the lower limb was proposed through leg function distribution during stance phase and the dynamic-manipulability ellipsoid (DME). To verify the feasibility and effect of the redefined gait trajectory, simulations and experiments were conducted under the conditions of walking on level ground and ascending and descending from a staircase. Experiments to calculate the metabolic cost of the human body with or without the assistance of the exoskeleton were conducted. The energy consumption of the lower extremity exoskeleton was assessed, with the aim of improving the efficiency of the integrated system.
In this study, ground reaction force(GRF) and energy consumption of fixed. single-axis and multi-axis Prosthetic ankle assemblies were investigated to show the biomechanical evaluation for trans-tibial amputees. In the experiments. two male and two female trans-tibial amputees were tested with fixed, sin91e-axis and multi-axis Prosthetic ankle assembly. A three-dimensional gait analysis was carried out to derive the ratio of GRF to weight as the percentage of total stance Phase for nine Points Energy consumption of each Prosthetic ankle assembly was measured while subjects walked at 2km/h. 3km/h and the most comfortable walking speed on the treadmill The results showed that multi-axis ankle was superior to the other two ankle assemblies for the characteristic of forwarding and breaking forces. Fixed ankle was relatively superior to the other two ankle assemblies for gait balancing and movement of the center fur mass Compared to the other ankle assembly. sing1e-axis type showed lower energy consumption over 2.3km/h walking speed .
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers D
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v.55
no.7
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pp.319-326
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2006
This paper proposes a novel fault-tolerant gait for Quadruped robots using energy stability margins. The previously developed fault-tolerant gaits for quadruped robots have a drawback of having marginal stability margin, which may lead to tumbling. In the process of tumbling, the potential energy of the center of gravity goes through a maximum. The larger the difference between the potential energy of the center of gravity of the initial position and that of this maximum, the less the robot tumbles. Hence this difference of potential energy, dubbed as Energy Stability Margin (ESM), can be regarded as the stability margin. In this paper, a novel fault-tolerant gait is presented which gives positive ESM to a quadruped robot suffering from a locked joint failure. Positive ESM is obtained by adjusting foot positions between leg swing sequences. The advantage of the proposed fault-tolerant gait is demonstrated in a case study where a quadruped robot with a failed leg walks on a even slope.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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