• 한국정밀공학회지
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• 제33권3호
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• pp.173-181
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• 2016

This paper reports on the development of a roller-cam clutch mechanism. This mechanism can transfer bidirectional torque with high backdrivability, as well as increase actuation energy efficiency, in electrical exoskeleton robots. The developed mechanism was installed at the robot knee joint and unclutched during the swing phase which uses less metabolic energy, thereby functioning as a passive joint. The roller-cam clutch aimed to increase actuation energy efficiency while also producing high backdrivability by generating zero impedance for users during the swing phase. To develop the mechanism, mathematical modeling of the roller-cam clutch was conducted, with the design having more than three safety factors following optimization. Titanium (Ti-6AL-4V) material was used. Finally, modeling verification was done using ANSYS software.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제31권3호
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• pp.217-226
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• 2010

The lower limb orthosis with a pneumatic rubber actuator, which is intended for the assistance and the enhancement of muscular activities of lower limbs was developed in this study. Compared to other knee extension assistive devices being developed by other researchers, our device is designed especially for the elderly people and intended only for slight assistance so that the subjects can keep their muscular strength. For the effectiveness of system, muscular activities of major muscles in lower limbs during sit-to-stand (STS) and squat motion were measured and analyzed. Subjects were performed the STS and squat motion with and without lower limb orthosis. We made comparison muscular activities between with and without lower limb orthosis. Lower limb orthosis was controlled using muscular stiffness force feedback that is controlled by muscular activities of the measured muscle from force sensor. For analysis of muscular activities, electromyography of the subjects was measured during STS and squat motion, and these were measured using MP 150(BIOPAC Systems, Inc.). Muscles of interest were rectus femoris(RF), vastus lateralis(VL), vastus medialis(VM) and vastus intermedius(VI) muscles in lower limbs of the right side. A biodex dynamometer was used to measure the maximal concentric isokinetic strength of the knee extensors of wearing and not wearing orthosis on right side. The test were performed using the concentric isokinetic mode of test with the velocity set at 60°/s for muscles around the knee joints. The experimental result showed that muscular activities in lower limbs wearing orthosis using muscular stiffness force of a vastus medialis muscle was reduced and knee extension torque of an knee joint wearing lower limb orthosis was increased. With this, we confirmed the effectiveness of the developed lower limb orthosis.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권8호
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• pp.46-54
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• 2016

본 연구의 목적은 16주간의 anti-gravity treadmill program을 적용한 가속재활운동이 반월상연골 봉합술 환자의 슬관절의 등속성 근기능 및 기능점수와 관절가동범위, 통증지수에 어떠한 영향을 미치는 지를 구명하고자 실시되었다. 연구대상자는 슬관절의 반월상연골 파열 진단을 받고 봉합술을 시행한 10명을 대상으로 하였다. 이 연구의 결과에서, 슬관절 등속성 신근력과 굴근력은 16주간의 anti-gravity treadmill program을 적용한 가속재활운동 후, $60^{\circ}/sec$와 $180^{\circ}/sec$에서 모두 유의하게 증가하였으며(p<.001, p<.01), 등속성 근결손율은 $60^{\circ}/sec$에서는 신근력과 굴근력, $180^{\circ}/sec$에서는 신근력이 유의하게 감소한 결과를 나타내었다(p<.01, p<.05). 슬관절 기능점수 또한 가속재활운동 후, 유의하게 증가하였으며(p<.001), 슬관절 가동범위도 가속재활운동 후, 신전의 경우 유의하게 감소하였고(p<.05), 굴곡에서는 유의하게 증가를 나타내었다(p<.01). 시각적사상척도(VAS)를 이용한 주관적 통증지수의 변화는 가속재활운동 후, 유의하게 감소한 결과를 나타내었다(p<.001). 이상의 결과에서, 16주간의 anti-gravity treadmill program을 적용한 가속재활운동은 슬관절의 반월상연골 봉합술 환자의 슬관절 등속성 근기능 및 기능점수와 관절가동범위, 통증지수에 긍정적 효과가 있는 것으로 생각되며 이러한 재활방법은 기존의 전통적 재활방법과 비교하여 보다 안전하고 과학적인 방법으로 빠른 스포츠 현장 및 일상생활로 복귀할 수 있는 가능성이 있는 것으로 사료된다.

• 생명과학회지
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• 제12권6호
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• pp.780-785
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• 2002

본 연구는 고교 레슬링선수들의 단기간 체중감량에 따른 등속성 운동능력 중 다리의 peak torque, peak torque %BW, total work, total work %BW, endurance ratio에 대한 변화를 알아보기 위하여 자기 체중에서 체중감량이 없는 집단 7명, 5%이상 감량집단 7명을 대상으로 체중감량 전ㆍ후를 측정하여 얻은 결론은 다음과 같다. 1. Peak Torque의 변화. 굴근의 경우 5%이상 감량 집단의 $60^{\circ}C$sec, $90^{\circ}C$/sec에서 유의하게 감소하였다. 그리고 신근의 경우 5%이상 감량 집단의 $60^{\circ}C$/sec, $90^{\circ}C$/sec, $250^{\circ}C$/sec에서 모두 유의하게 감소하였다. 2. Peak Torque %BW의 변화. 굴근의 경우 5%이상 감량 집단의 60$^{\circ}$/sec, 90$^{\circ}$/sec, $150^{\circ}C$/sec에서 모두 유의하게 감소하였다. 그리고 신근의 경우 5%이상 감량 집단의 $90^{\circ}C$/sec와 $250^{\circ}C$/sec에서 유의하게 감소하였다. 3. Total Work의 변화. 굴근의 경우 5%이상 감량 집단의 $60^{\circ}C$/sec,$90^{\circ}C$/sec에서 유의하게 감소하였다. 그리고 신근의 경우 5%이상 감량집단의 $50^{\circ}C$/sec, $90^{\circ}C$/sec. $250^{\circ}C$/sec에서 모두 유의하게 감소하였다. 4. Total work %BW의 변화. 굴근의 경우 5%이상 감량 집단의 $60^{\circ}C$/sec, $90^{\circ}C$/sec, $250^{\circ}C$/sec에서 유의하게 감소하였다. 그리고 신근의 경우 5%이상 감량 집단의 $50^{\circ}C$/sec, $90^{\circ}C$/sec, $250^{\circ}C$/sec에서 모두 유의하게 감소하였다. 5. Endurance Ratio의 변화. 굴근과 신근의 경우 두 집단 모두 유의한 차이가 없었다. 단기간의 무리한 체중감량은 근력, 근지구력의 저하로 경기력을 저하시킬 뿐만 아니라 건강을 해칠 우려가 있기 때문에 단기간의 무리한 감량이 되지 않도록 과학적이고 체계적인 체중관리가 이루어져야 할 것으로 사료된다.

• 한국융합학회논문지
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• 제11권5호
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• pp.175-182
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• 2020

계단 보행 시 로봇의 최적 궤도 계산은 유전자 알고리즘과 계산 토크 컨트롤러를 사용하여 수행되었다. 첫째, 생식, 교배, 돌연변이로 이루어진 실시간 유전 알고리즘 (RCGA)을 사용하여 총 에너지 효율이 최소화되었다. 보폭의 시작과 끝, 그리고 조인트, 각도, 각속도 위치 어셈블리 관련 재현성 조건은 선형 제약이다. 다음은 고르지 못한 제약은 코너 스윙 다리와 계단의 외부와의 충돌을 막기 위한 조건, 운동 학적 특이성을 막기 위한 무릎 관절의 조건 및 진행 방향의 안전은 보장되지 않음 이란 조건을 따른다. 마지막으로, 각 관절의 각도 궤도는 염색체를 근사 계수를 가지는 4차 다항식에 의해 정의된다. 이것은 보통 도보를 의미한다. 이 연구에서는 최적의 궤도의 에너지 효율을 7개의 링크로 구성된 7자유도의 2족 로봇을 통한 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 분석했다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제16권2호
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• pp.217-222
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• 1995

We propose some applications of image processing techniques to extract quantitative measurements by using a camera system developed in Korea university and Catholic Medical School. From now on the system will be called as KCMOTION. The purpose of this study is to provide basic kinematic and kinetic data for the analysis of human movements and to find the clinical usefulness and reliability of the proposed motion analysis system. Two tests, sit-to-stand (STS) movements and pendulum test, are conducted by the system. The aims of the tests are to identify variability and reliability of KCMOTION to give some quantitative comparisons to the other systems. The result of STS movement are compared to the LOCUS IIID motion analyzer by the ratio of maximum flexion movement per body weight to the actual maximum flexion extension torque per body weight. That result in 29 % and 33 % for hip and knee joint, respectively in KCMOTION and 27 % and 30 % in LOCUS IIID System. The results of the pendulum movements are compared to that of using Cybex and Electrogoniometer with relaxation index, amplitude ratio, swing number and swing time. The results of relaxation index and amplitude ratio of the KCMOTION are between those of the Cybex and Electrogoniometer. We also observed that the KCMOTION detect more natural movement, from the results of swing number and time.

• 한국정밀공학회지
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• 제26권7호
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• pp.142-149
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• 2009

The aim of this study was to identify both the mechanical and reflex properties associated with spasticity in hemiplegic patients. Ten hemiplegic patients were included in this study. Multiple pendulum tests were executed for each subject, and knee joint angle and EMG of Rectus Femoris muscle were measured. The neuromusculoskeletal system model was developed from generally accepted mechanism and identified through minimization of the error in the model-predicted pendulum trajectories. The identification was successful in terms of small error in simulated kinematics and high sensitivity and precision of simulated torque against EMG activity. The reflex threshold showed significant difference between different clinical scores (p<0.01) and significant negative correlation (r=-0.93) with the EMG duration. It is expected that the suggested method may help in understanding mechanisms underlying spasticity.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2008년도 추계학술대회A
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• pp.1461-1466
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• 2008

In the case of Posterior Cruciate Ligament (PCL), the most frequent mechanism is the dashboard injury, which is directly pressurized to the anterior of the proximal tibia in the state of the knee hyperflexion. The PCL associated ligament damage happens when the posterior injury, the varus, the valgus, the hyperextension and the severe vagus torque are out of the critical value of PCL. After the successful operation cases of Anterior Cruciate Ligament (ACL) reconstruction using the allograft were informed from 1986, a number of results kept over the maximum 10 years were reported. Unfortunately, PCL reconstruction are crowded the surgery techniques such as the graft, the tibia fixing method, the fixation device, the location of the femoral tunnel, the number of the graft bundles and PCL reconstruction to access to the stability of the normal joint is being developed. Therefore, this study is the basic research of these above facts. The current transtibial tunnel surgery using the cadaveric Achilles tendon grafts is chosen for the various PCL reconstruction. The initial extension of the Achilles tendon by the fixing device and its location under the cyclic loading, were observed.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권1호
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• pp.229-238
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• 2013

본 연구는 대학 엘리트 카나디언 선수들의 등속성 근기능을 검사 및 진단하여 선수들의 기능 향상 및 상해예방을 위한 훈련 방법론에 대한 조언을 하고자 함에 목적이 있다. 경주 소재 D 대학의 평균 8.5년의 경력을 가진 8명의 엘리트 선수들이 실험에 참가했으며, Biodex system III, Biodex stabilizer system, THP 2, Inbody 720이 근기능 검사(peak torque, average power, work fatigue), 동적 균형 검사, 신체성분 검사를 위해 사용되었다. 등속성 근기능 검사는 어깨와 허리, 무릎 관절에 대하여 실시하였으며, 측정 후 동측 불균형과 좌 우측 불균형 정도를 평가하였다. 검사 결과 A3, A4, A5, A6, A8 선수는 어깨의 근력과 파워 훈련이, A1, A2, A7, A8 선수는 어깨의 근지구력 훈련이 필요한 것으로 평가되었다. A2, A5, A8 선수는 허리의 근력과 파워 강화 훈련이 필요하였고, A1, A8 선수는 허리의 근지구력 강화 훈련이 필요하였다. 대부분의 선수들은 무릎과 허리의 동측 근력비가 정상적이지 못했는데, 이의 개선을 위해 A2, A3, A4, A8 선수는 복근의 강화가 필요했고 A3, A5, A6, A7, A8 선수는 햄스트링의 강화가 요구되었다. 선수들의 BMI 평균은 24.90 $kg/m^2$, 체지방율은 12.23%, 반응시간 평균은 324 msec, 밸런스 점수는 각각 2.0 미만으로 나타났다. 이러한 결과를 종합해 볼 때, 카나디언 엘리트 선수들은 근력 불균형에 의한 경기력 저하와 상해 잠재 위험성이 있으므로 정기적인 근기능 검사를 통한 관리와 함께 적절한 훈련 처방이 필요할 것이라 생각된다.

• 한국운동역학회지
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• 제22권3호
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• pp.285-293
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• 2012

The aim of this study is to identify the appropriate movement for maintaining postural balance during Front Kick and Turning Side Kick motions. To do so, ten Taekwondo athletes: five skilled players(S, body mass: $65.0{\pm}5.8kg$, height: $172.3{\pm}3.7cm$, age: $20.0{\pm}1.2yrs$, career: $9.0{\pm}1.9yrs$) and five less-skilled players(LS, body mass: $67.1{\pm}5.5kg$, height: $173.2{\pm}5.1cm$, age: $19.4{\pm}1.7yrs$, career: $9.6{\pm}1.7yrs$) participated in this study. A three-dimensional motion analysis was performed on the participants using eight infrared cameras and two force plate(sampling frequency of 200 Hz and 2000 Hz for S and LS players, respectively). The participants' motions were divided into: a front-kick phase(P1) and a turning-side-kick phase(P2). For P2(p<.05), the range and root mean square(RMS) of the ground reaction torque and the M-L mean velocity of COP were greater for LS than for S; similarly, for P2(p<.05), the M-L range, A-P range, and velocity of the COP were greater for LS than for S. Further, the M-L range and maximum velocity of the COP was greater for failure than for success(p<.05). The femoral biceps muscle for bending the knee joint was significantly stronger in S than in LS(p<.05). It is expected that these results will be useful in developing a training program for improving the balance and stability of Taekwondo poomsae athletes and improve their front-kick and turning-side-kick motions.