• 한국지능시스템학회논문지
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• 제25권3호
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• pp.223-228
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• 2015

본 논문에서는 어떤 물체를 들어 올려서 전달하는 인간의 작업을 대신 수행하기 위한 인간형 로봇 팔의 어깨 및 팔꿈치 관절의 토오크 특성을 분석하고자 한다. 이러한 목적을 달성하기 위하여 인간의 일상적인 물체의 리프팅 행동을 고려하고, 단순한 구조의 어깨와 팔꿈치 관절을 갖는 인간형 로봇 팔 모델을 사용하여 어떤 물체를 다양한 경로로 이송하는 시뮬레이션을 수행한다. 이러한 시뮬레이션을 통하여 인간형 로봇 팔을 이용한 물체의 이송 작업에 있어서 요구되는 어깨 및 팔꿈치 관절의 토오크 패턴 및 범위를 사전에 파악할 수 있음을 보인다. 결과적으로, 이러한 어깨 및 팔꿈치 관절의 토오크 분석은 효과적인 로봇 팔 메커니즘 설계에 유용하게 활용될 수 있다.

• 비파괴검사학회지
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• 제31권5호
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• pp.472-478
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• 2011

본 연구의 목적은 소프트 골프 용구가 인체에 미치는 역학적 효과를 분석하는 것이다. 이를 위해 골프 스윙 동작을 캡처하여 스윙 모델을 생성하였고 시뮬레이션을 통해 손목, 팔꿈치, 어깨, 허리 관절의 토크를 도출하였다. 총 5명이 실험에 참여하였고 아연 합금 헤드의 소프트 골프 클럽과 기존 아이언 7번 클럽을 사용하였으며, 클럽당 5번씩 스윙을 수행하였다. 3대의 포지션 센서, 적외선 발광마커와 힘판을 사용하여 골프 스윙 동작을 캡처하였다. 인체 모델 생성 및 동역학 해석 프로그램을 통해 스윙 모델을 생성하여 시뮬레이션 하였고 관절의 토크를 도출하였다. 결과로 소프트 골프 클럽을 이용한 스윙에서 손목 관절 토크는 기존 골프 클럽을 이용한 스윙의 48.83 % 수준이며, 팔꿈치는 61.10 %, 어깨는 74.74 %, 허리는 102.46 %이다. 따라서 소프트 골프 클럽을 이용하여 스윙할 때, 기존 골프 클럽을 이용할 때보다 작은 힘으로 스윙 동작을 수행할 수 있기 때문에 관절에 부하가 적을 것이며, 관절 부상의 감소에 기여할 것이다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제2권2호
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• pp.161-173
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• 1991

앉은 자세에서 동적 작업을 수행하는 6명의 실험대상자에 작용하는 관절 모멘트에 대해 통계학적인 해석을 수행하였다. 본 연구에서는 곧게 앉은 자세에서 1kg의 물체를 오른손에 들고 가슴 앞쪽에서 어깨 높이로 물체를 왕복으로 움직이는 작업에 대하여 미시간대학 생체역학 실험실에서 얻은 실험자료를 사용하였다. 각 실험대상자에게 동일한 작업을 3 번씩 수행하게 하여 얻은 자료를 기초로 3 차원 생체역학 모델을 사용하여 손목, 팔꿈치, 어깨관절, 세번째 요추관절, 고관절, 무릎 및 발목과 같은 주요 관절에 작용하는 모멘트를 계산하였다. 관절 모멘트의 실험대상자 사이의 차이와 수행 사이의 차이를 고찰하기 위하여 선형상관계수와 이원분산분석을 적용하였다. 세번째 요추관절에서 가장 큰 크기의 모멘트가 작용하였고 가장 큰 변화량을 나타내었으며, 모멘트와 본 연구에서 시도한 모멘트의 차원을 갖는 량 사이에 선형적인 상관관계를 찾을 수 없었으며, 각 관절에 작용하는 모멘트의 최대값과 변화량은 3번의 수행 사이에서 통계학적으로 동일하지만 6 명의 실험대상자 사이에는 통계학적으로 동일하지 않다는 결과를 얻었다.

• 한국운동역학회지
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• 제12권2호
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• pp.91-107
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• 2002

이 연구는 배드민턴 경기기술 중 클리어에 대한 연구 대부분 경기분석 및 타법사용에 대한 연구에 국한되어 있어 여자중학생 배드민턴 선수를 대상으로 하이클리어 동작을 운동학적 변인으로 측정 분석하였다. 이 연구의 대상자는 충청북도에 위치한 C여자중학교 배드민턴 선수 4명이었으며, 동작의 분석 범위는 준비자세에서 동작의 시작순간, 라켓이 최대로 백 스윙 된 순간, 라켓과 셔틀콕이 임팩트 되는 순간, 임팩트 이후의 마무리 스윙동작까지로 단계별 동작을 설정하였다. 여자중학생 하이클리어 동작을 운동학적으로 분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 피험자 대부분 백 스윙 단계에서 어깨 및 팔꿈치 관절을 충분히 회전하지 못한 것으로 나타났고, 특정 관절 부분에만 좋은 동작을 나타내 관절의 협용동작이 떨어지는 것으로 보였다. 피험자 S1과 S2가 임팩트 단계에서 어깨 및 팔꿈치 관절은 크게 천천히 스윙하다가 오른 손목관절 및 라켓헤드의 속도는 빠르게 나타나 다른 피험자 보다 관절의 협웅동작이 잘 이루어진 것으로 나타났다. 피험자 모두 성장기에 있는 학생으로서 관절의 유연성에 기인하여 오른 어깨각도 변화는 큰 각도를 보였고 각속도는 피험자 S3이 다른 피험자 보다 기술적 차이를 보여 개선될 점으로 나타났다. 피험자 모두 오른 팔꿈치 각도 변화는 비슷한 양상을 보였고 각속도에서 피험자 S2는 백 스윙단계부터 임팩트 시 심한 굴곡의 형태를 보여 힘을 효과적으로 사용하지 못한 것으로 나타났다. 피험자 모두 오른 손목각도의 변화는 백 스윙 직후 큰 각도를 이루지 못하고 임팩트 직후 손목의 빠른 굴곡이 형성되지 못하여 셔틀콕의 속도가 감속될 것으로 나타났다. 그러나 각속도는 피험자 S1과 S4는 임팩트 시 음(-)의 각속도 값을 보여 강한 스냅을 이용하고 빠르게 움직이고 있다고 볼 수 있다. 피험자 모두 임팩트 시 무릎각도의 크기는 큰 각도를 이룬 반면 고관절 각도는 작은 각도를 보여 무릎관절과 고관절과의 합성동작인 강한 허리힘을 이용하지 못한 것으로 나타났다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권11호
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• pp.1391-1398
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• 2011

본 논문은 장비의 동작분석기법을 이용하여 운전자가 핸들을 돌릴 때 팔의 관절 운동에 대한 생체역학적 해석을 수행하였다. 모형 운전석에서 운전자가 핸들을 돌릴 때 모션 캡쳐(motion capture) 시스템을 이용하여 팔의 3차원 운동궤적을 구하고, 이 결과를 이용하여 팔의 근-골격계 모델에 대한 역기구학 해석과 역동역학 해석을 수행함으로써 팔 관절의 변위와 관절 토크의 크기를 계산하였다. 각 관절의 회전 운동은 동시에 복합적으로 발생하며, 관절 운동의 크기의 관점에서 팔꿈치 관절의 회내-회외, 어깨 관절의 내전-외전, 굴곡-신전, 손목 관절의 굴곡-신전 등이 주요한 운동임을 확인할 수 있었다. 모형 운전석의 운전 자세, 핸들의 각도 및 좌석에 대한 상대적 위치와 관련된 설계변수에 대한 관절운동의 민감도 해석을 통하여 운전 자세와 핸들의 위치가 조향 동작에 미치는 영향을 정량적으로 분석하였다.

• 전자공학회논문지
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• 제50권9호
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• pp.136-143
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• 2013

본 논문에서는 마커를 부착하기 어려운 소형도마뱀의 관절을 측정하기 위한 마커리스 모션 캡쳐 알고리즘을 제안하였다. 제안한 알고리즘에서는 먼저 스테레오 비젼과 같은 다시점 영상에서 적응적 이진화를 통해 도마뱀의 실루엣 영상을 획득하고 세선화를 수행하여 도마뱀의 뼈대 영상을 획득한다. 이후, 직교-대각 성분 제거 알고리즘 및 A* Search를 통해 머리와 꼬리점, 및 머리와 꼬리를 잇는 척추라인을 구한다. 어깨관절과 고관절의 좌표는 $3{\times}3$ 마스크를 이용하여 척추라인과 다리가 만나는 지점을 구하여 획득하고 모폴로지 닫기 영상을 통해 발바닥 좌표들을 검출한다. 최종적으로 각각의 다리에서 어깨관절 및 고관절 좌표와 발바닥 좌표를 잇는 직선과 해당 다리의 뼈대 좌표간의 직교 거리 비교를 통해 무릎과 팔꿈치 좌표를 구한다. 최종적으로 제안한 알고리즘으로 검출된 각 관절의 다시점 영상의 2차원 좌표들로부터 각 관절의 3차원 좌표를 복원한다. 실제 도마뱀을 촬영한 스테레오 영상에 제안된 알고리즘을 적용하여 2차원 주요 관절 지점 검출 및 3차원 복원을 수행하여 제안된 알고리즘의 성능을 검증하였다.

• 원예과학기술지
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• 제30권4호
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• pp.449-462
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• 2012

본 연구는 신체재활을 위해 다양한 꽃꽂이 작업들을 이용하기 위해서 꽃꽂이 작업 시 주로 사용되는 작업들을 분류하고, 각 작업 수행 시 사용되는 상지의 관절가동범위와 근육 활성도를 측정하였다. 또한 꽃꽂이 작업 시 상지의 관절 가동범위와 근육활성도 측정결과를 근거로 뇌졸중 환자의 상지기능 향상을 위한 꽃꽂이 프로그램을 개발하여, 실제 임상현장에서 적용하여 그 효과를 조사하였다. 상지 움직임을 정량적으로 분석하기 위해 주요한 꽃꽂이 작업을 분류한 다음, 작업 분석을 토대로 8가지 꽃꽂이 기본 작업(자르기 1, 굵은 줄기; 자르기 2, 가는 줄기; 꽂기 1, 긴 줄기; 꽂기 2, 짧은 줄기; 말기; 관엽 이용; 휘기 1, 굵은 줄기; 휘기 2, 가는 줄기; 감기, 절화용 와이어 이용)을 재분류하였다. 강원도 소재 대학의 8명의 남학생(평균 연령 $24.1{\pm}2.5$세)들이 8가지 꽃꽂이 작업을 수행하는 동안 삼차원 실시간 동작 분석 시스템과 근 전도 측정기를 이용하여 상지의 관절가동범위와 각 근육부위별 활성도를 각각 측정하였다. 이 측정결과를 토대로 상지기능 향상을 위한 꽃꽃이 프로그램을 개발하여, 서울시 소재 재활병원에 입원한 뇌졸중 환자들을 대상으로 실시하였다. 참여대상자들의 의사에 따라 4명은 원예치료군에 나머지 4명은 작업치료군에 배정되었다. 원예치료는 1일 2회(총 33회기)로 실시되었으며, 프로그램 전과 후에 뇌졸중 환자들의 상지기능 평가를 위해서 관절가동범위와 장악력 및 전반적인 상지기능평가가 수행되었다. 꽃꽂이 작업 수행 시 어깨관절은 자르기 1 작업에서 관절가동범위의 변화가 가장 큰 것으로 나타났고, 팔꿈치 관절은 감기 작업에서, 손목부위 관절은 휘기 1 작업에서 가장 큰 관절가동 범위를 나타냈다(P < 0.001). 수행된 꽃꽂이 작업에 따라 상지 근육의 부위별 근육 활성도는 다양한 변화를 보였으며, 한 가지 작업에 대해 여러 부위의 근육들이 동시에 사용되었다(P < 0.001). 또한 같은 방법으로 수행하는 작업일지라도 재료의 굵기나 길이에 따라 관절가동범위와 근수축의 차이가 나타났다(P < 0.001). 뇌졸중 환자의 상지기능 향상을 위해 실시된 꽃꽂이 작업을 이용한 원예치료 프로그램은 뇌졸중 환자들의 상지(어깨, 팔꿈치, 손목관절)의 가동범위와 장악력 및 전반적인 상지 기능에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 따라서 본 연구는 꽃꽂이의 주요 작업을 이용하여 특정 신체부위의 기능향상이 필요한 대상자의 재활치료를 위한 프로그램 개발에 유용한 기초자료를 제시하였다. 추가적으로 실제 재활환자의 상태에 따라 효율적인 맞춤형 원예치료 프로그램을 개발하여 그 효과를 규명하는 연구가 필요할 것이다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권6호
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• pp.469-475
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• 2017

최근 산업현장에서 작업자들의 장시간 작업으로 인한 사고 및 부상의 위험을 방지하기 위하여 작업자들의 근력을 보조할 수 있는 외골격 근력보조 장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 기존의 외골격 장치들은 작업자의 근력을 보조하기 위하여 모터의 동력을 사용하므로, 고가일 뿐만 아니라 오작동의 위험이 있어서 산업현장에서 매우 제한적으로 사용되었다. 이러한 문제를 해결하기 위해서, 본 연구에서는 센서 및 모터 없이 순수 기계요소들만으로 구성된 근력보조 외골격 장치를 설계 및 제작하였다. 본 외골격 장치는 사람의 손목 관절을 제외한 어깨, 팔꿈치 관절의 동작이 추종 가능하며, 팔의 자중에 의한 중력토크를 상쇄 가능한 중력보상장치를 탑재하여 작업자의 팔에 대한 근력보조를 수행한다. 개발된 외골격 장치의 성능을 검증하기 위하여 EMG 센서를 이용한 근전도 비교 실험을 수행하였고, 실험 결과를 바탕으로 외골격 장치의 근력보조 성능을 확인하였다.

• 한국운동역학회지
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• 제19권1호
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• pp.77-85
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• 2009

본 연구는 배드민턴 드라이브 동작의 원리와 현상을 이해함은 물론 운동 시 정확한 동작을 유도하여 상해예방 및 기술향상을 기할 수 있도록 기초자료를 제공하고자 하였다. 라헤드의 이동변위는 모든 연구대상자들에게서 비슷한 패턴으로 나타났지만 다소 차이가 나타난 이유로는 신장, 상완과 전완의 길이, 스윙괘적의 개인적인 성향의 등 외부적인 요인에 의한 결과로 사료된다. 국면별 상지관절의 각도를 살펴보면 어깨 관절, 팔꿈치 관절, 손목 관절의 각도는 드라이브 동작을 수행함에 있어 서로 유기적인 관계로 얽혀 있으며 근위에서 원위로 힘의 전달을 한다는 분절 순서이론도 뒷받침하고 있다. 상지관절의 각속도는 연구대상자 모두에서 임팩트 이후 팔로우스루 동작에서도 크게 나타났는데 이는 배드민턴과 같은 라운동에서 팔로우스루의 중요도를 나타내는 것을 의미한다. 이 팔로우스루 동작은 자세의 안정성 유지, 동작의 자세교정, 관절의 상해예방이라는 측면에서 라운동 시 중요요소로 작용하고 있음을 보여주고 있다. 종합해보면 분절의 순서이론에 따른 스윙이 이루어져야 효율적인 동작을 할 수가 있을 것으로 판단된다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제16권10호
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• pp.711-718
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• 2016

본 연구는 이중과제 훈련이 만성기 뇌졸중 환자들의 균형 능력 및 상지기능에 미치는 효과를 알아보고자 실시되었다. 경상북도 A병원에 내원한 뇌졸중 17명을 대상으로 하였으며, 이중과제 훈련은 전 후 평가를 제외한 총 4주 동안 주 5회 30분씩 실시하였다. 평가도구는 버그균형 척도(Berg Balance Scale), BTS FreeEMG 300(BTS FreeEMG 300, BTS, Italy)이 사용되었다. 연구 결과 이중과제 훈련 실시 전에 비하여 실시 후 만성기 뇌졸중 환자들의 BBS 점수에서 유의미한 변화가 나타났고(p<.05), CCR값에서도 어깨 및 팔꿈치 관절 동작 모두에서 음의 값이 나타나 긍정적인 변화가 있었다. 본 연구의 결과로 볼 때 이중과제 훈련이 만성기 뇌졸중 환자들의 균형 능력 및 상지기능 향상에 긍정적인 효과의 가능성을 확인할 수 있었다.