The fuzzy self-tuning PID controller is a PID controller with a fuzzy logic mechanism for tuning its gains on-line. In this structure, the proportional, integral and derivative gains are tuned on-line with respect to the change of the output of system under control. This paper deals with two types of fuzzy self-tuning PID controllers, rule-based fuzzy PID controller and learning fuzzy PID controller. As a medical application of fuzzy PID controller, the proposed controllers were implemented and evaluated in a laparoscopic surgery robot system. The proposed fuzzy PID structures maintain similar performance as conventional PID controller, and enhance the position tracking performance over wide range of varying input. For precise approximation, the fuzzy PID controller was realized using the linear reasoning method, a type of product-sum-gravity method. The proposed controllers were compared with conventional PID controller without fuzzy gain tuning and was proved to have better performance in the experiment.
The purpose of this study was to investigate the effects on skin temperature, pain, muscle tone, and ROM after applying the massage robot "PIRO-ZERO" to 6 men and 4 women in their 20s who complained of non-specific pain in the shoulder or back for more than 12 weeks. As a result of the study, there was a significant increase in skin temperature not only in the area where the massage was applied, but also on the opposite side and throughout the body due to increased blood flow. Pain in the upper trapezius, rhomboid, and erector spinae muscle was decreased, and muscle tone in the erector spinae muscles was significantly decreased. There was a significant increase in ROM of neck and trunk flexion, which is thought to be because the massage reduced muscle tone around the spine, increasing flexibility. In the future, as the safety and effectiveness of massage robots are further verified and the pressure, speed, and path become more diverse, satisfaction is expected to increase.
This study analyzed the occurrence of abnormal muscle coactivations based on the assistance of upper limb weight during reaching task in stroke patients. Nine chronic stroke survivors with hemiplegia performed reaching tasks using a programmable haptic robot. Electromyography (EMG) coactivation levels in the upper limb muscles were analyzed using a linear model describing the activation levels of two muscles when the patient's upper limb weight was assisted at 0%, 25%, and 50%. As the upper limb weight assistance of the haptic robot decreased, the magnitude of the EMG signal in both the deltoid and biceps muscles increased simultaneously on both the paretic and non-paretic sides. However, no difference was found between the paretic and non-paretic sides when comparing the slope of the linear model describing the activation relationship between the deltoid and biceps. The aforementioned results suggest that in some stroke survivors, the deltoids, triceps, and biceps on the paretic side may not be abnormally coupled when supporting the upper limbs against gravity. Furthermore, these results suggest that the combination of haptic robots and EMG analysis might be utilized for evaluating abnormal coactivations in stroke patients.
배경: 일반적으로 심장수술은 정중흉골절개를 통해 행해져 오고 있으며, 과거 십 년간 내시경 장비와 수술 수기의 향상은 작은 절개를 이용한 최소 침습적 심장수술의 발전을 이끌었다. 술자의 음성 명령을 인식하여 내시경을 움직이는 로봇 팔(AESOP 3000, Automated Endoscope System for Optimal Positioning)의 등장으로 심장수술은 로봇 시대에 진입하였다. 대상 및 방법: 2004년 4월부터 12월까지 총 78명의 환자들에게 수술로봇을 이용한 심장수술을 시행하였고 그 중 64명의 환자들에게는 음성명령으로 조절되는 로봇 팔과 대퇴 동정맥관 삽관, 경피적 내경정맥관 삽관, 흉곽을 통한 대동맥 겸자를 사용하여 5cm 우외측 최소개흉으로 로봇을 이용한 최소 침습적 심장수술을 시행하였다. 다른 14명의 환자들에게는 AESOP을 이용한 내흉동맥 박리를 통해 최소 침습적 관상동맥 우회술(MIDCAB)을 시행하였다. 결과: 로봇을 이용한 심장수술은 승모판막 성형술이 37예, 승모판막 치환술이 10예, 대동맥판막 치환술이 1예, MIDCAB이 14예, 심방중격결손증 수술이 9예, Maze 수술만 시행한 경우가 1예였다. 승모판 수술의 경우 평균 체외순환시간은 $165.3\pm43.1$분이었고 평균대동맥 차단 시간은 $110.4\pm48.2$분이였다. 재원일수의 중간값은 승모판 수술인 경우 6일($3\~30$일), MIDCAB은 4일($2\~7$일), 심방중격결손증 수술은 4일($2\~6$일)이였다. 합병증으로는 술 후 출혈로 재수술한 경우가 3예이였고 사망환자는 없었다. 결론: 수술로봇을 이용한 심장수술을 시행한 우리의 경험으로 볼 때 많은 심장외과 의사들이 로봇을 이용하여 작은 창상을 통해 최소 침습적 심장수술이 가능하리라 본다. 수술로봇을 이용한 심장수술의 이점을 분석하기 위해서는 잘 계획된 연구와 긴밀한 장기간의 관찰이 필요할 것으로 판단된다.
This paper presents two numerical algorithms for registration of cross-sectional medical images such as CT (Computerized Tomography) or MRI (Magnetic Resonance Imaging) by using geometrical information from helix or line fiducials. The registration algorithms are designed to be used for a surgical robot working inside cavities of human body. A cylindrical device with a combination of line and helix fiducials were also devised and is supposed to be attached to the end-effector of surgical robot. The algorithms and the fiducial pattern were tested in various computer-simulated situations, and the results indicate excellent overall registration accuracy.
Most surgery illumination systems have been developed as passive systems. However, sometimes it is inconvenient to relocate the position of the illumination system whenever the surgeon changes his pose. To cope with such a problem, this study develops an auto-illumination system that is autonomously tracking the surgeon's movement. A 5-DOF serial type manipulator system that can control (X, Y, Z, Yaw, Pitch) position and secure enough workspace is developed. Using 3 ultrasonic sensors, the surgeon's position and orientation could be located. The measured data aresent to the main control system so that the robot can be auto-tracking the target. Finally, performance of the developed auto-illuminating system was verified through a preliminary experiment in the operating room environment.
본 논문에서는 모빌 로봇에 확장하기 위한 시도로서 대기조건에 따른 오차를 보상한 맹인 안내용 mobile Robot의 ultrasonic ranging system을 설계하였다. 본 system에서는 MCS-80 microcomputer를 이용하여 주위환경에 대한 다량의 정보를 실시간으로 처리하였고, 다각적인 정보획득을 위하여 stepping motor로서 sensor를 회전시켰으며, 대기조건에 따른 오차보상을 위하여 기준거리 비교방법을 사용하였고, offset과 근접장애물로 인한 오인식을 방지하기 위하여 받아들여진 data를 선정할 수 있도록 A/D converter를 사용하였다. 또한 맹인 아내를 위한 audio tone generator에 대하여 연구하였으며, 그밖에 외부 system과의 I/O interface 등 이 system에 대한 hardware와 software에 관하여 논하였다. 본 System에서 거리측정 오차는 약 1cm 정도이고 측정가능거리는 $0.2{\sim}6m$이다.
International Journal of Advanced Culture Technology
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제8권3호
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pp.254-259
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2020
The medical bed developed in this study is an electrically driven segmental keyboard. First describe the instrument of the segmental bed specially designed for pressure ulcer prevention, then the motor control system and pressure ulcer prevention operation of the bed. The main factor of pressure ulcer generation is displayed as body pressure x time, and when the keyboard falls, the body pressure becomes zero, and the pressure becomes higher than the threshold even if the body pressure is above the threshold, the pressure control algorithm has been developed. Therefore, using the proposed pressure control method, it has no particular ulcer occurred theoretically.
For human factor engineering and wearable robot design, the quantitative assessment of physical workload is needed. Through measuring the surface EMG (sEMG) and analysis, the physical workload in overhead lifting posture is presented in quantitative manner. By normalizing sEMG activities with maximal voluntary contraction (MVC), the inter-subject variability is reduced. In all muscles, %MVC increased as the weight of lifting object increases. In anterior deltoid muscle, the %MVC was 3-4 times higher than the other muscles which imply that this muscle performs the major role in the overhead lifting posture. In fatigue analysis, %MVC and the mean frequency in muscle of anterior deltoid changed markedly when compared with other muscles. Through the suggested procedures and analysis, the physical workload for a specific posture can be represented in quantitative way but the clinical meaning for the value should be investigated further.
In this paper, a mobile robot is designed for the blind guidance. This system is composed of an Ultrasonic Ranging Vnit, PWM Vnit, Optical Encoder Vnit. Specilly we adapted Distance Comparison Measurement Method (DCMM) in order to compensate for the error resulted from atmospheric conditions, and PWM unit for the vehicle control and Optical encoder unit for the correct locomotion control. This system is processed, using MCS-85 microcomputer, much of information on surrounding conduitions in real time. We rotated ultrasonic sensor for many sifted data acquisition and used tone generator for the Man-Machine Communication. As a result, the measurement error of the distance is about 1cm, the distance measurement could be detected 0.2m to 6m. The locomotion speed is 0.4m/sec and we examined its practical use.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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