본 논문에서는 근전도를 이용하여 근피로도를 분석함에 있어서 중앙주파수의 임계점을 이용한 효과적인 보행재활훈련 방법을 제시한다. 신호의 측정을 위하여 건강한 성인 남성 5명을 대상으로 실험을 실시하였고 정상 보행에서의 대퇴사두근, 전경골근에 표면전극을 붙여 변화를 측정 하였다. 근전도신호의 측정을 위하여 트레드밀 위에서 30분간 6km/h의 일정한 속력으로 보통걸음을 실시하였고 이를 통해 측정된 근전도신호를 주파수 분석 및 중앙주파수를 계산하여 근피로도를 수치화 한 뒤 30분간 근피로도의 상태와 포화되는 지점을 찾아 이를 근육이 견딜 수 있는 임계점, 즉 근육의 한계로 설정하였다. 실험 결과 근육의 임계점을 정량화 할 수 있었다.
본 논문에서는 이족 보행 로봇을 위한 무릎 및 힙 관절의 일 특성을 분석하고자 한다. 이를 위하여 컴플라이언스 특성의 발을 갖는 이족 로봇 다리 메커니즘을 대상으로 전형적인 보행 패턴을 고려한다. 또한 딱딱한 지면과 접촉하는 로봇 발 공간으로부터 다리 관절 공간으로 전파되는 토오크 특성을 확인하고, 보행에 따라 관절 공간에 누적되는 일 특성을 제시한다. 결과적으로, 이러한 분석이이족 로봇의 보행에서 발과 지면의 물리적인 접촉에 의한 다리 메커니즘의 피로 정도를 파악하는데 있어서 유용하고, 적절한 신발 착용 등에 의한 로봇 발 공간에서의 컴플라이언스특성 개선에 활용될 수 있음을 보인다.
본 논문에서는 보행 로봇을위한 트러스 구조의 로봇 발 메커니즘을 제시한 후, 제시된 로봇 발 메커니즘의 특성을 분석하였다. 제시된 로봇 발 메커니즘은인간의 발의 구조적인 특징을 관찰하여 모델링 되었다. 특히, 인간의 발에 사용되고 있는 뼈대는 트러스로 나타내었고, 뼈대에 연결되어 있는 다양한 인대는 간단한 강성 요소로서 나타내었다. 따라서 이러한 로봇 발은 보행 로봇이 발걸음을 옮기는 과정에서 발에 작용되는 충격을 완화시킬 수 있는 장점을 갖는다. 결과적으로, 제안된 로봇 발 메커니즘은 보행로봇의 보행피로를 줄이는데 기여할 수 있다.
본 연구에서는 폐폴리올레핀 폼을 완충재로 이용한 어린이 놀이터 바닥의 안전성을 알아보기 위하여 한계하강높이, 보행적합성 및 장기피로예측, 미끄럼저항성에 대하여 시험하고 평가하였다. 시험체는 두께 30mm, 50mm, 70mm의 폐폴리올레핀 폼에 각각 탄성 포장재를 12mm, 15mm 두께로 포설한 6종류로 하였다. 한계하강높이 시험은 KS G 5758:2009에 의거하여 실시하였다. 보행적합성 및 장기피로예측 시험에는 바닥 경도 시험장치(O-Y HMA)를 이용하였으며, 미끄럼저항성 시험에는 휴대형 미끄럼 시험기(ONO PPSM)을 이용하였다. 시험결과, 폐폴리올레핀 폼과 탄성 포장재로 구성된 바닥은 충격저감성 관점에서 상당히 안전한 것으로 나타났다. 바닥의 경도는 남성에게는 보행감이나 피로 측면에서 우수한 성능을 발휘하지만, 여성에게는 구두(미들 힐)를 신고 보행하기에 적합하지 않고 오래 사용할 경우 쉽게 피로감을 느낄 수 있는 것으로 나타났다. 미끄럼저항성은 표면에 물기 등의 이물질이 있더라도 일상적인 동작에 대해서는 비교적 안전한 것으로 나타났다.
본 연구에서는 고강도 운동 후 전신진동이 근피로도 감소와 심박회복율에 미치는 효과를 알아보고자 하였다. 피험자는 총 20명으로 진동을 제공받는 그룹과 진동을 제공받지 않는 그룹으로 구성되어 있다. 고강도 운동은 경사 8.5도와 보행속도 4km/h를 30분간 제공하였고, 그룹별 진동유무별 의자형 진동기 위에서 30분간 휴식을 취하였다. 전신진동자극은 10Hz의 진동주파수와 5mm의 진폭을 제공하였다. 진동유무별 피로도 감소와 심박안정화 효과를 검증하기 위해 혈중 젖산농도와 실시간 심박수 변화를 측정하였다. 실험결과, 진동을 제공받는 그룹에서 95.2% 수준의 더 큰 근피로도 감소결과와 50.67%의 더 빠른 심박회복율 결과를 보였다. 이는 고강도 운동 후 전신진동이 근육속 혈관을 지속적으로 자극하여 운동 후 초과산소섭취를 빠르게 해소하고 혈액순환 기능을 증진시켜 피로도를 감소시킨다. 고강도 운동 후 전신진동을 이용한 휴식은 노약자나 여성들에게 운동 후 다른 육체적 활동 없이 마무리운동으로 긍정적 효과를 기대할 수 있다.
본 논문에서는 컴플라이언스 특성의 발을 갖는 이족 로봇의 다리 메커니즘을 제시한 후, 이족 로봇을 위한 전형적인 보행 패턴에서 발의 접촉 반발력과 이것이 무릎과 힙 관절에 미치는 영향을 고찰하고자 한다. 이러한 분석은 보행 로봇이 걸음 동작을 수행할때, 발의 물리적인 접촉력의 영향을 파악하는데 있어서 유용하고, 다리 메커니즘의 관절 사양을 결정하는데 활용될 수 있다. 결과적으로, 로봇 발 메커니즘의 컴플라이언스 특성이 발의 접촉 반발력에 의해 영향을 받는 보행 다리 관절의토오크 특성을 완화시키는데 기여할 수 있음을 보인다.
회내족은 넙다리두갈래근의 활성화를 증가시키거나 근피로 또는 과사용증후군(overuse syndromes)을 초래한다. 본 연구에서는 회내각(pronation angles)이 20° 이상인 회내족 피험자를 대상으로 회내각과 근피로지수와의 관계를 파악하는 것이다. 나이 범위가 15-61세인 12명의 피험자가 실험에 참여하였으며, 30초 동안 4.5 km/h의 속도로 트레드밀 보행시 넙다리두갈래근의 근전도를 측정하여 근피로지수인 중앙주파수와 저주파수 대역 크기의 기울기를 산출하였다. 본 연구에 참여한 피험자로부터 산출한 두 가지 근피로지수와 회내각 사이의 관계가 정상인과 유사할 것이라는 가정 하에 실험한 결과, 근피로지수와 회내각 사이의 유의한 상관성을 얻을 수 있었다 (r>0.60; p<0.05).
본 논문은 편마비 환자나 장애인의 보행을 지원하는 외골격 로봇에 대해 연구하였다. 2축 자유도를 가진 외골격 로봇 개발 및 관절 운동에 대해 테스트 하였다. 정상적인 사람으로부터 얻어진 EMG 신호를 분석하고, 편마비 환자를 정상적인 사람처럼 보행 할 수 있도록 보조 로봇을 편리하고 자동화된 보행이 되도록 제어신호를 추출 하였다. 편마비 환자의 보행을 위한 기능적 전기 자극(FES)를 사용하는 목적이 손상된 기능을 복원하는 것이다. 그러나 이것은 사용을 잘못하면 환자에게 치명적인 전기 충격을 줄 수 있거나 지속적인 자극으로 근육피로의 원인이 될 수 있다. 최소한의 근육 피로도로 편마비 환자의 편리한 걸음은 제어 신호로 외골격 보조 로봇의 조작을 통해 가능성을 제시하였다. 보행 보조 외골격로봇은 FES 자극기를 사용하는 것보다 보다 효율적으로 동작할 수 있음을 보였다. 본 연구 실험은 앉아, 서, 걷기같이 우리의 생활에 보통의 움직임을 수행하고, 버튼스위치, 피에조 센서와 특별히 피드백 제어 시스템은 부드러운 보행 모션이 되도록 하였다. 그리고 실험결과도 건강한 다리의 근전도 신호를 편마비 환자의 손상된 다리의 보조로봇 시스템의 동작신호로 이용하여 편리하게 이동할 수 있음을 보여준다.
파킨슨병은 손 떨림과 함께 행동이 느려지고 몸이 굳어지며, 보행이 느려지고 보폭이 짧아지며 자세가 불안해지는 것을 특징으로 하는 퇴행성 뇌질환이다.
파킨슨병의 가장 초기 증상은 비특이적으로 전신 위약감이나 피로감, 권태감 등이 있을 수 있는데 이럴 때는 병으로 인식하지 못하는 경우가 많고, 또 진단을 내리기도 어렵다. 좀 더 특징적인 증상들로는 휴식 상태에서의 손떨림이 가장 흔하며, 대화 시 발음 혹은 억양의 변화, 누웠을 때 혹은 보행 중 방향 바꾸기가 어렵다거나 걸을 때 팔의 흔들림이 줄어드는 증상들이 있을 수 있다. 이 외에도 걸음을 시작할 때 어려움을 느끼거나 의자에 앉거나 일어서기가 어렵고 글씨체가 작아진다든가 우울증, 침 흘리는 증상 등이 초기 증상으로 나타날 수 있다.
파킨슨병의 증상은 크게 일차적 증상과 이차적 증상으로 나눌 수 있는데 일차적 증상은 경직, 떨림, 몸의 움직임이 느리거나 줄어들고, 몸의 균형을 잡기 어렵거나 보행 장애 등의 증상들로서 흑색질의 신경세포 파괴로 생기는 직접적인 현상이다. 이차적 증상은 일차적 증상으로부터 파생되어 생기거나 흑색질 외의 다른 신경계의 침범에 의하여 생기는 증상들을 지칭한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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