본 논문은 하지의 움직임을 측정하고 분석할 수 있는 관성센서 기반 보행분석 시스템에 관한 것이다. 본 시스템 구현을 위해 자이로스코프, 가속도계 및 지자계 신호를 이용한 자세 방위 측정장치 모듈을 일체형으로 개발하였으며, 다수의 모듈을 환자의 분절에 부착하여 공간상에서 각 분절의 방위각을 제공할 수 있도록 하였다. 또한 재활과 관련된 많은 응용에 있어 중요한 생체역학 측정값인 신체 분절간의 관절각을 추출하는 알고리즘을 제안하였다. 개발한 자세 방위 측정장치 모듈의 성능을 평가하기 위하여 3차원 공간상의 변위 및 방위를 밀리미터 해상도로 제공할 수 있는 Vicon을 참조 측정 시스템으로 이용하였으며, yaw와 pitch에서 1.08, 1.72도의 평균 제곱근 오차를 얻을 수 있었다. 보행 분석 시스템의 성능 검증을 위하여 7개의 AHRS 모듈을 하지에 부착하고 고관절, 무릎, 발목에 대한 관절각을 계산하여, Vicon과의 비교 실험을 수행하였다. 실험 결과 본 연구에서 개발한 시스템은 뇌졸중 후 회복단계 동안 사지 및 보행 동작을 실시간으로 분석, 제공함으로서 재활의 효과, 난이도 조절 및 피드백 요소를 제공할 수 있을 것으로 판단된다.
Human beings usually absorb a shock from terrain during walking through the damping effects of joints, muscles and skin. With this analogy, a robot-leg with a shock absorber is built to absorb the impact forces at its foot during high-speed walking on irregular terrain. To control the hip position while walking, the dynamic controller suitable for high speed walking is designed and implemented based on a dynamic model by Kane's equation. The hip position tracking performances of various controllers (PID controller, computed torque controller and feedforward torque controller) are compared through the experiments of the real robot-leg.
To understand kinetic characteristics during the process of initation of gait from standing, from the visual cue to toe off of the stance limb, vertical ground reaction forces(GRF) and center of pressure(COP) during gait initation period were evaluate with two force platforms placed side by side in thirty two adults(young 16, elderly 16, each mean age 27.79 and 51.70 years) with no history of 7 neuromusculo-skeletal abnormality. Gaint initation period of swing and stance limbs, percentage of gait initiation period and ratio of the vertical forces to body weight at each peak of the vertical forces of both limbs, and also movement of net COP were measured and described. 2 groups, one of 16 young adults and another of 16 elderly adults, were compared statistically. These data showed the increase of initiation of gait period and the decrease of movement of net COP, nd also can now be used as a part of database when initation of gait in subjects with neuromusculoskeletal abnormalities need to be evaluated.
Numerous studies have been performed to analyze various phenomena of human's walking, gait. In the present study, unrecognized walking and recognized walking were analyzed by three dimensional motion capture system(VICON motion system Ltd., England) and simulated by computer program. Two normal males participated in measuring the motion of unrecognized and recognized walking. Six infrared cameras and four force plates were used and sixteen reflective markers were attached to the subject to capture the motion. A musculoskeletal model was generated anatomically by using ADAMS(MSC software corp., USA) and LifeMOD(Biomechanics Research Group Inc, USA). The inverse dynamic simulation and forward dynamic simulation were also performed. The result of simulation was similar to the experimental result. This study provides the base line for dynamic simulation of the falling walking. It will be useful to simulate various another pathologic gaits for old peoples.
To quantify irregular body motions the time series analysis was applied to the gait study. The motions obtained from gait experiment are complex to exhibit nonlinear behaviors. The purpose of this study is to measure quantitatively the characteristics of the major six joints of the body during walking. The gait experiments were carried out for eighteen young males walking on a motor driven treadmill. Joint motions were captured using eight video cameras, and then three dimensional kinematics of the neck and the upper and lower extremities were computed by KWON 3D motion analysis software. The largest Lyapunov exponent was calculated from the time series to quantify stabilities of each joint. The results provides a data set of nonlinear dynamic characteristics for six joints engaged in normal walking.
Quantifying dynamic stability is important to assessment of falling risk or functional recovery for leg injured people. Human locomotion is complex and known to exhibit nonlinear dynamical behaviors. The purpose of this study is to quantify major joints of the body using chaos analysis during walking. Time series of the chaotic signals show how gait patterns change over time. The gait experiments were carried out for ten young males walking on a motorized treadmill. Joint motions were captured using eight video cameras, and then three dimensional kinematics of the neck and the upper and lower extremities were computed by KWON 3D motion analysis software. The correlation dimension and the largest Lyapunov exponent were calculated from the time series to quantify stabilities of the joints. This study presents a data set of nonlinear dynamic characteristics for eleven joints engaged in normal level walking.
The purpose of this study was to analyze the effects of after aquatic exercise on gait in the Falls Experienced elderly. There were one group : Fall Experienced Elderly Women(n=8). They were tested on their gait (Elapse time of each phase, Stance time of limb, Stride length, Velocity of segment). we took video and analyzed their movement using Ariel Performance Analysis System and compared gait parameters. For data analysis, mean and standard deviation scores were calculated, and correspondence sample t-test and pearson's correlation analysis were used. First, after exercise is short than before exercise on Elapse time of each phase, fall-experience subjects showed meaningful total time. Second, after exercise is short than before exercise on Stance time of limb and Stride length, fall-experience subjects showed meaningful Stride length. Third, after exercise is fast than before exercise on Velocity of segment.
탈거리의 발달은 급기야 전 세계를 하루 생활권으로 만들었다. 비행기, 기차, 자동차, 선박 같은 교통수단의 발달은 이른바 글로벌시대를 열어 전 세계가 하나의 가족이 되어 가는데 가장 큰 역할을 했고, 특히 자동차는 사람이나 화물을 운송하는 주요 수단으로서 현대인들에게 의식주 못지않게 중요한 필수품이 되었으며, 전 세계적으로 그 수요가 급속히 증가하고 있는 실정이다. 자동차는 시간과 공간을 효율적으로 사용할 수 있게 하는 등 많은 이익을 주는 반면 교통사고 및 교통체증에 의한 인적, 물적, 경제적 손실 등과 같은 많은 사회적 문제들을 유발시키고 있는 것도 사실이다. 일반적으로 교통사고는 인간적, 차량적, 도로적 요인 등 개개별 요인과 이들의 교호작용에 의해서 발생하기 때문에 차량의 안전운행을 위한 대책은 이들 요인들의 종합적인 분석을 통하여 해결할 수 있다. 이에 따라 운전자와 보행자를 동시에 보호할 수 있고, 운행 시 운전자의 편의를 제공할 수 있는 차량안전시스템 및 이를 위한 제어기술, 정보통신기술, ITS기술, 차량동역학기술 및 차체설계기술 등이 개발 되고 있고, 과거 자동차에서는 볼 수 없었던 시트벨트, 에어백, 범퍼, 차체충격흡수장치, 도어 임팩트 빔 등이 개발되어 교통사고 시 피해를 극소화하는데 기여하고 있다.
Force plate analysis was used to describe the effect of acupuncture on right knee osteoarthritis (OA) in a seven-year-old hound breed dog weighing 27 kg. The acupuncture treatment was performed twice a week for 3 weeks. Ground reaction forces (GRFs) and subjective clinical scores in both hind limbs were obtained prior to and 72 hours after each treatment. Right vertical peak force was increased as the dog was acupunctured. Although their sensitivity was lower than that of the GRF data, the subjective clinical scores reflected an improvement. In addition, vertical peak force of normal left hind limb was also increased during this trial. These results indicate that gait analysis may be valuable objective method in future evaluation of acupuncture for OA of the stifle joint.
본 연구는 운동유형별 운동 전후 뇌졸중 환자의 보행시 하지근육 활성도의 차이를 비교 분석하여 임상에서 기능적 수행능력의 개선을 위한 효과적인 근력강화 방법을 제시하는데 그 목적이 있다. 이를 위하여 운동치료군, 탄성밴드군 및 신장반사군으로 구분하여 각각 7명씩 총 21명을 대상으로 하였고, 운동프로그램은 8주 동안 주 5회 실시하였다. 1차 단하지 지지기에서 장요근 및 대퇴이두근의 %MVIC는 신장반사군이 운동치료군과 탄성밴드군보다 높은 수준을 보였고, 반면 전경골근의 %MVIC는 탄성밴드군이 운동치료군보다 낮은 수준을 보였다. 2차 양하지 지지기에서 장요근의 %MVIC는 신장반사군이 운동치료군과 탄성밴드군보다 높은 수준을 보였고, 반면 내측 비복근의 %MVIC는 신장반사군이 운동치료군보다 낮은 수준을 보였다. 결론적으로 신장반사 운동은 운동치료와 탄성밴드를 이용한 근력강화 운동 보다 고관절의 안정성 및 하지 분절의 운동성을 제공하는 주요 근육의 활성도에 효과적인 영향을 미침으로써 임상에서 근 약화로 인한 운동 기능이 제한된 편마비 환자에게 실용적으로 접근할 수 있는 운동방법이라고 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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