• 대한기계학회논문집A
• /
• 제35권7호
• /
• pp.785-790
• /
• 2011

본 연구에서는 인체의 하지부를 다물체 시스템으로 모델링하여 무릎관절에 걸리는 구속력의 불확실성을 추정하였다. 일반적으로 근육의 기계적인 특성은 Hill-type muscle model 이 사용되며 여기에 적용되는 인체의 특성과 해부학적인 데이터는 지난 십 수년 동안 크게 발전되었다. 그러나 정확하게 그것들을 안다는 것은 불가능하며 개인마다 다른점을 고려해야 할 필요가 있다. 본 논문에서는 Hill-type muscle model 과 함께 인체의 해부학적인 데이터를 통계 방법론을 이용하여 무릎 관절에 걸리는 구속력의 불확실성을 추정하였다. 초기 앉아있는 자세에서 일어서는 과정에서 작용하는 구속력을 추정하였으며 이때 인체 하지 근육의 특성을 musculoskeleton-actuator 를 이용하여 해석하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
• /
• 대한전기학회 1998년도 하계학술대회 논문집 B
• /
• pp.611-613
• /
• 1998

A structure of musculotendon model with a fatigue profile is investigated. The Hill-type musculotendon model can predicts the decline in muscle force for a given fatigue profile. It consists of nonlinear activation and contraction dynamics based on the physiological concepts. It is normalized for generalization to deal with the various muscles. Muscle force generated by continuous tetanic electrical monophasic pulsewidth modulation stimulation is decreased in time. A fatigue profile is expressed by a function of intramuscular acidification and applied to the relationship between muscle force and shortening velocity in contraction dynamics. The results of computer simulation are well matched with data in a literature which are isometrically performed for knee extension muscles. Also change in optimal fiber length has an effect only on muscle time, constant not on the steady-state tetanic force.

• 한국소음진동공학회논문집
• /
• 제22권6호
• /
• pp.502-508
• /
• 2012

An analytical model for a human body is important to predict muscle and joint forces. Because it is difficult to estimate muscle or joint forces from a human body, the objective of this study is the development of a reliable analytical model for a human body to evaluate the lower extremity muscle and joint forces. The musculoskeletal system of the human lower extremity is modeled as a multibody system employing the Hill-type muscle model. Muscle forces are determined to minimize energy consumption, and we assume that motion is constrained in the sagittal plane. Muscle forces are calculated through an equilibrium analysis while rising from a seated position. The musculoskeletal model consists of four segments. Each segment is a rigid body and connected by frictionless revolute joints. Muscles of the lower extremity are simplified to seven muscles with those that are not related to the sagittal plane motion are ignored. Muscles that play a similar role are combined together. The results of the present study are compared with experimental results to validate the lower extremity model and the assumptions of the present study.

• 한국정밀공학회지
• /
• 제30권6호
• /
• pp.650-657
• /
• 2013

This study uses a muscle activation sensor and elbow joint model to develop an estimation algorithm for human elbow joint torque for use in a human-robot interface. A modular-type MVS (Muscle Volume Sensor) and calibration algorithm are developed to measure the muscle activation signal, which is represented through the normalization of the calibrated signal of the MVS. A Hill-type model is applied to the muscle activation signal and the kinematic model of the muscle can be used to estimate the joint torques. Experiments were performed to evaluate the performance of the proposed algorithm by isotonic contraction motion using the KIN-COM$^{(R)}$ equipment at 5, 10, and 15Nm. The algorithm and its feasibility for use as a human-robot interface are verified by comparing the joint load condition and the torque estimated by the algorithm.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제38권10호
• /
• pp.1147-1155
• /
• 2014

인체의 근골격계 모델을 이용해 근력을 예측하기 위해서는 인체 및 근육의 물성치를 알아야 한다. 하지만 이러한 물성치들은 측정하기도 어렵고 사람마다 편차도 크다. 따라서 이러한 물성치들의 변화에 따라 근력이 얼마나 달라지는지 예측할 필요가 있다. 본 연구의 목적은 인체 및 근육 물성치의 불확실성을 고려하여 의자에서 일어서는 동작 시 인체 하지부의 근력을 예측하는 절차를 정립하는 것이다. 인체 하지부는 8 개의 Hill-type 근육-건 모델이 포함되어 있는 다물체 시스템으로 모델링 하였다. 이 모델은 시상면(sagittal plane)에서 평면운동을 하는 4 자유도 시스템이다. 각 근력은 일어서는 운동을 하는 동안 근육이 소모한 에너지가 최소화 되도록 근력이 결정된다는 가정 하에 최적화 방법을 이용하여 구하였다. 또한 인체 물성치가 불확실성을 가질 때 근력의 표준편차를 First Order Reliability Method 를 이용해 구하였다. 그 결과 주동근 근력의 표준편차는 150~300N 로 상당히 크게 계산되는 것을 알 수 있었다.