• 제목/요약/키워드: 근-골격 모델

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근골격 모델과 참조 모션을 이용한 이족보행 강화학습 (Reinforcement Learning of Bipedal Walking with Musculoskeletal Models and Reference Motions)

  • 전지웅;권태수
    • 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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    • 제29권1호
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    • pp.23-29
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    • 2023
  • 본 논문은 강화학습을 통해 이족보행에 대한 모션 캡처를 통해 참조 모션의 데이터들을 기반으로 근골격 캐릭터의 시뮬레이션을 적은 비용으로 높은 품질의 결과를 얻을 방법을 소개한다. 우리는 참조 모션 데이터를 캐릭터 모델이 수행할 수 있게끔 재설정을 한 후, 강화학습을 통해 해당 모션을 학습하도록 훈련시킨다. 참조 모션 모방과 근육에 대한 최소한의 메타볼릭 에너지를 결합하여 원하는 방향으로 근골격 모델이 이족보행을 수행하게끔 학습한다. 이러한 방법으로 근골격 모델은 기존의 수동으로 설계된 컨트롤러보다 적은 비용으로 학습할 수 있으며 높은 품질의 이족보행을 수행할 수 있게 된다.

인체 근골격계 모델의 소개 및 연구 동향

  • 정지영;김판권;이희정;신충수
    • 기계저널
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    • 제53권8호
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    • pp.28-33
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    • 2013
  • 이 글에서는 생체 내 근력과 관절 모멘트, 관절 접촉역학 분석에 이용되는 근골격계 생체역학 모델을 소개하고 그 연구 동향에 대해 소개하고자 한다.

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최적화 기법에 의한 인체 하지 근골격 시스템의 최적제어 모델 개발 (An optimization approach for the optimal control model of human lower extremity musculoskeletal system)

  • 김선필
    • 한국산업정보학회논문지
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    • 제10권4호
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    • pp.54-64
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    • 2005
  • 인체 하지 근골격 시스템의 수학적 모델에 대해 최적제어 기법을 이용하여 최대 높이뛰기 운동을 재현하였다. 근육의 비선형 동적특성에 의해 순동역학 접근방법을 사용하였으며 최적제어는 최적화 프로그램인 마이크로 유전알고리즘과 VF02 비선형 최적화 프로그램을 적용하였다. 최대 높이뛰기 운동을 위한 근골격 모델에서 유전알고리즘만으로는 최적해를 얻을 수가 없었다. 유전알고리즘의 해를 비선형 최적화 프로그램의 초기 예측값으로 하여 도약시간에 따른 최적의 운동 신경자극도를 결정하였다. 이러한 접근방법은 초기의 인위적 예측값 없이 최대높이뛰기 운동에 대한 전역해를 제공하였다.

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기능적 전기자극을 위한 근골격계 모델 개발 - 무릎관절에서의 근골격계 모델 특성치의 비침습적 추정 - (Development of a Musculoskeletal Model for Functional Electrical Stimulation - Noninvasive Estimation of Musculoskeletal Model Parameters at Knee Joint -)

  • 엄광문
    • 대한의용생체공학회:의공학회지
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    • 제22권3호
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    • pp.293-301
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    • 2001
  • A patient-specific musculoskeletal model, whose parameters can be identified noninvasively, was developed for the automatic generation of patient-specific stimulation pattern in FES. The musculotendon system was modeled as a torque-generator and all the passive systems of the musculotendon working at the same joint were included in the skeletal model. Through this, it became possible that the whole model to be identified by using the experimental joint torque or the joint angle trajectories. The model parameters were grouped as recruitment of muscle fibers, passive skeletal system, static and dynamic musculotendon systems, which were identified later in sequence. The parameters in each group were successfully estimated and the maximum normalized RMS errors in all the estimation process was 8%. The model predictions with estimated parameter values were in a good agreement with the experimental results for the sinusoidal, triangular and sawlike stimulation, where the normalized RMS error was less than 17%, Above results show that the suggested musculoskeletal model and its parameter estimation method is reliable.

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근감소증 진단을 위한 척추 분류 모델 개발 및 검증 (Development and Validation of Spine Classification Model for Sarcopenia Diagnosis and Validation)

  • 이충섭;임동욱;노시형;박철;정창원
    • 한국정보처리학회:학술대회논문집
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    • 한국정보처리학회 2023년도 추계학술발표대회
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    • pp.475-478
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    • 2023
  • 컴퓨터 단층촬영(CT)을 활용한 골격근 단면적은 근감소증과 관련된 기능을 평가하는 데 사용된다. 일반적인 근감소증 연구는 요추 3번의 골격근량을 주로 보지만 암 또는 폐절제술과의 상관관계를 예측하기 위한 다양한 연구에서는 흉추 4번, 7번, 8번, 10번, 12번 다양한 수준의 골격근량으로 연구를 진행하고 있음을 알 수 있다. 본 논문에서는 흉부와 복부 CT 영상에서 근감소증 진단을 위해서 흉추와 요추의 영역별 슬라이스를 검출하기 위해서 CNN 구조의 EfficientNetV2를 전이학습하여 인공지능 모듈을 개발하였다. 인공지능 모듈은 전체 흉부 및 복부 CT 영상에서 Cervical, T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7, T8, T9, T10, T11, T12, L1, L2, L3, L4, L5, Sacral 총 19 클래스를 검출하도록 하였다. Test 데이터셋을 사용하여 Confusion Matrix와 Grad-CAM으로 모델의 정확도를 시각화하여 보였으며 검증으로 인공지능 모듈의 정확성을 측정하였다. 끝으로 우리가 개발한 다기관 공동연구 지원플랫폼에 적용하여 시각화된 결과를 보였다.

생체모방 기반 융합 학습 모델을 적용한 '골격근의 구조와 수축'에 대한 디지털 교재 개발 (Development of a Digital Textbook on 'Structure and Contraction Mechanism of Skeletal Muscle' with the Learning Model for Biomimicry-Based Convergence)

  • 김수연;권용주
    • 과학교육연구지
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    • 제42권2호
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    • pp.95-105
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    • 2018
  • 이 연구의 목적은 생체 모방 기반 융합 학습 모델을 이용하여 골격근의 구조 및 수축 메커니즘에 대한 디지털 교과서를 개발하는 것이다. 골격근의 구조 및 수축 메커니즘 단원은 고등학교 생명과학I에 포함된 내용이다. 융합 학습 모델은 3D 모델링 및 프린팅을 포함하는 3단계의 생체 모방 기반 융합 학습(Exploration-Design-Implementation)으로 설계되었다. 개발된 디지털 교재는 8차시로 구성되어 있는데, 골격근 탐색, 스케치 앱과 3D 모델링을 이용한 골격근 모방 창의적 설계 2개 차시, 3D 프린팅을 이용하여 설계안의 융합적 구현, 근수축의 탐색, 스케치 앱과 3D 모델링을 이용한 근수축 모방 창의적 설계 2개 차시, 3D 프린팅을 이용하여 설계안의 융합적 구현 등으로 구성되었다. 각 차시는 대화 형 및 모바일 학습을 위해 갤러리 위젯, 미디어 위젯, 프레젠테이션 위젯, 스케치 위젯, 클라우드, 설문 위젯 및 평가 위젯의 컨텐츠를 포함하고 있다. 개발 된 디지털 교과서를 고등학생 20 명에게 투입한 결과 학생들의 생명과학 학습에 효과가 긍정적인 것으로 나타났다. 또한 이 연구에서 개발된 생체 모방 기반 융합 학습 디지털 교재는 학생들의 창의적 설계 및 구현 능력의 향상에서 효과적인 학습자료로 평가되었다. 이러한 결과를 볼 때 디지털 교재는 학생들의 흥미와 생명과학에 대한 자기주도적 학습에 유용한 자료임을 보여주었다.

동시획득 T1/T2 강조 경사자장 펄스열을 이용한 근골격계에서의 종양 관류 영상: 예비보고

  • 허용민;서진석;김대용;김은주
    • 대한자기공명의과학회:학술대회논문집
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    • 대한자기공명의과학회 2002년도 제7차 학술대회 초록집
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    • pp.137-137
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    • 2002
  • 목적: 동시획득 T1/T2 강조 경사자장 펄스열을 이용하여 근골격계의 종양 관류 평가를 하고자 한다. 대상 및 방법: 근골격계 양성 및 악성 종양을 대상으로 동시획득 T1/T2 강조 경사자장 펄스열을 이용하여 시간해상도를 1.2초로 하여 1000회(약20분)를 반복하여 역동적 영상을 얻는다. 각각의 TR/TE1/TE2는 10/2/8 msec이다. 각 시기에서 서로 다른 TE를 가지고 있는 두 개의 영상을 이용하여, 수학적으로 분리하여 T1과 T2 값을 얻고, 이를 시간에 따라 배열한다. 이를 통하여, T2의 경우에는 일차효과를 이용하여 조직관류량(tissue blood volume)을 측정하고, T1에서는 2구획모델을 이용하여 투과도(permeability)를 측정한다.

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