• 대한기계학회논문집A
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• 제25권4호
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• pp.685-694
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• 2001

In this study, a transfemoral prosthesis system of which both stance phase and swing phase are controllable has been developed for the recovery of the biomechanical function of the amputated leg. It consists of a 5 bar link mechanism, a hydraulic-rubber knee damper for stance phase control and a pneumatic cylinder controlled via a microprocessor for stance phase control. The mechanical characteristics of the knee damper which absorbs the impact energy generated at the heel contact were investigated. The characteristics of the pneumatic cylinder essential for the speed adaptation of the prosthesis during swing phase were also studied for its mechanical characteristics. The prosthesis was subject to the clinical tests, and the gait characteristics obtained were very close to those of normal subjects. The stance and swing controlled prosthesis that were developed in this study showed good stability during the stance phase and showed good controllability during the swing phase.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2000년도 추계학술대회논문집A
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• pp.504-509
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• 2000

In this study, a transfemoral prosthesis system of which stance phase and swing phase are controlled during walking has been developed for the recovery of the biomechanical function of the amputated leg. It consists of a 5 bar link mechanism, a hydraulic-rubber knee damper for stance phase control and a pneumatic cylinder controlled via a microprocessor for stance phase control. The mechanical characteristics and behaviour of the knee damper which absorbs the impact energy generated at the heel contact was investigated. The characteristics of the pneumatic cylinder essential for the speed adaptation of the prosthesis during swing phase was also studied for its mechanical characteristics. The prosthesis was subject to the clinical test ant the gait characteristics obtained were very close to those of normal. The stance and swing controlled prosthesis that were developed in this study showed good stability during the stance phase and showed good controllability during the swing phase.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2012년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.1193-1194
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• 2012

• 재활복지공학회논문지
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• 제8권4호
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• pp.283-289
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• 2014

본 논문에서는 능동형 대퇴의지 시스템의 설계 및 최적화에 대한 연구를 진행하였다. 본 연구의 능동형 대퇴의지 시스템은 무릎부의 1 자유도를 통해 슬관절의 움직임을 모사하는데, 실제 다리의 기능을 대체하는 것이므로 사람의 다리 무게와 최대한 유사해야 하며, 경량화가 중요한 요소라고 할 수 있다. 본 연구에서는 기존에 개발된 3-링크 구조의 능동형 의지 시스템의 문제점을 보완하기 위해 기어 구동 방식의 능동형 대퇴의지 시스템을 설계 및 제작하였고, 사용자의 만족감 향상 및 피로도 저감을 위해 최적화를 통한 경량화를 진행하고 유한요소해석을 통해 응력 및 변위 특성을 분석하고 안정성을 검증하였다. 또한 능동형 의지 시스템이 사용자의 보행 의도에 맞추어 작동하기 위해 의지의 인공 발에 스트레인 게이지를 부착하여 보행시 발의 앞, 뒷부분에 각기 다르게 가해지는 하중을 측정, 보행 주기를 판단할 수 있도록 한다. 이 때 스트레인 게이지는 미세한 변형에도 민감하게 반응하므로 유한요소해석을 통해 적절한 부착위치를 결정하고, 실제 제작 및 실험을 통해 안정성 및 보행주기 판단 여부를 검증한다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제22권1호
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• pp.29-34
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• 2001

본 연구의 목적은 대퇴부가 절단된 다리의 생체 역학적 기능을 복구할 수 있게 하는 의지의 개발을 위하여 5축 링크, 슬관절 완충장치를 사용하여 보행시 입각기를 제어할 수 있는 대퇴 의지 시스템 개발에 있다. 이를 위하여 입각기시 대퇴의지와 지면간 접촉 중 충격 에너지 흡수를 하는 슬관절 완충장치의 기계적 특성 및 거동을 분석하였다. 임상시험을 통하여 개발된 대퇴의지의 성능을 검증한 결과 대퇴 절단 피검자들의 보행특성은 정상인의 보행에 근접한 경향을 보였다. 결론적으로 본 연구에서 개발된 입각기 대퇴의지는 입각기시 현저한 보행 안전성을 보였다.

• 재활복지공학회논문지
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• 제10권1호
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• pp.65-72
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• 2016

본 논문은 계단 보행 조건에서 작동할 수 있는 능동형 대퇴의지를 설계하고 구조 최적화를 통해 경량화를 진행하는 것을 목적으로 한다. 계단 보행 시 무릎에 걸리는 토크는 일반 보행에 비해 크므로 능동형 상대적으로 큰 토크를 낼 수 있는 동력 시스템이 필요하다. 또한 의지의 무게는 사용자의 착용감과 피로감과 연관이 되므로 의지의 경량화 설계 또한 필수적이다. 계단 보행 시 필요한 토크를 만들어내고 경량화와 소형화 구조를 적용하기 위해 플랫형 BLDC 모터를 사용하였다. 다양한 감속 장치를 이용해 필요 토크를 생성하고 작동각도 및 속도를 만족할 수 있게 감속비를 선정하였다. 구조 및 구동부 설계가 완료된 후 최적화를 통해 구조 경량화를 수행하였다. 계단 보행 시 나타나는 하중 조건을 고려하여 최적화를 수행하였으며, 해석 및 실험을 통해 최적화된 구조의 안정성을 검증하였다. 결과적으로 구조물의 강성은 유지하면서 위상 최적화와 형상 최적화를 통하여 무게를 감량하였으며, 공간 효율이 좋아졌다.

• International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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• 제9권1호
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• pp.30-33
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• 2008

Understanding the characteristics of amputee gait is key in developing more advanced prostheses. The aim of this study was to quantitatively analyze a stair-climbing task for transfemoral amputees with a prosthesis and to predict the muscle forces and joint moments at musculoskeletal joints using a dynamic analysis. A three-dimensional musculoskeletal model of the lower extremities was constructed from a gait analysis using transformation software for two transfemoral amputees and ten healthy people. The measured ground reaction forces and kinematical data of each joint from the gait analysis were used as input data for an inverse dynamic analysis. Dynamic analyses of an transfemoral amputee climbing stairs were performed using musculoskeletal models. The results showed that the summed muscle forces of the hip extensor of an amputated leg were greater than those of a sound leg. The opposite was true at the hip abductor and knee flexor of an amputated leg. We also found that higher moments at the hip and knee joints of the sound leg were required to overcome the flexion moment caused by the body weight and amputated leg. Dynamic analyses using musculoskeletal models may be a useful means to predict muscle forces and joint moments for specific motion tasks related to rehabilitation therapy.

• 대한의용생체공학회:학술대회논문집
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• 대한의용생체공학회 1997년도 추계학술대회
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• pp.369-372
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• 1997

Socket pressure distributions with gait analyses of a transfemoral and a transtibial prostheses were measured in order to assess an optimal socket fitting and unction. Ankle joint was aligned by the neutral and the dorsi/plantar flexed positions. Compared to dorsi and plantar flexed positions of ankle joint, cadence and walking speed increased with the neutral ankle joint alignment. Other gait parameters were close to the normative data with the neutral ankle joint alignment. For the transfemoral amputee, dorsiflexed alignment of the ankle joint created high pressure on the lateral aspect of the socket, on the other hand, plantarflexed alignment resulted in increased pressure on the medial aspect of the socket. For the transtibial amputee, dorsiflexed alignment of the ankle resulted in high pressure on the antero-lateral aspect of the socket during mid-stance, but plantarflexion of the ankle joint showed slight increases in pressure at the same location in the socket. The present study clearly demonstrated that malalignment of a prosthesis results in localized increasing pressure within the socket. Proper alignment of the prosthesis is required in order to acquire an appropriate socket-limb interface as well as the proper gait.

• 대한의용생체공학회:학술대회논문집
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• 대한의용생체공학회 1998년도 추계학술대회
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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.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2002년도 하계종합학술대회 논문집(5)
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• pp.281-284
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• 2002

대부분의 보조기 및 의족은 기계식이 주류이며 환자가 착용시 정상보행은 부드럽지 못하고 원활한 보행을 위해서는 장기간 동안 훈련이 요구된다. 따라서 대퇴의족에서 발생하는 이러한 문제점을 개선하기 위해 본 연구에서는 대퇴절단자(transfermoral amputee)의 보행을 정상보행에 일치하는 보행 능력을 복원하기 위해 근전도 신호와 인공신경망을 이용하여 적응 PID제어기를 설계하였고 그 제어 결과를 제시하였다.