• 대한기계학회논문집A
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• 제34권11호
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• pp.1741-1747
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• 2010

본 연구에서는 원격 조정 매니퓰레이터에 적용할 수 있는 보급형 서비스 로봇 암을 개발하였다. 생체 모방학을 활용하여 새로운 형태의 로봇 손에 대한 개념을 도출하였다. 손가락과 손목은 인체 팔의 근골격에 분석을 통하여 상박에 설치된 와이어와 액추에이터에 의하여 구동된다. DC 모터에 의해 구동되는 스크류-너트 매커니즘을 통하여 구동 케이블에 높은 장력을 발생시킨다. 파지력의 쉬운 제어를 위하여 스크류-너트 메커니즘에 조합 스프링을 적용하였다. 첫 번째 설계에서 손가락 제어 문제, 손가락과 손목 운동의 간섭 문제가 발견되었다. 트리즈의 모순 분석을 통하여 이러한 문제에 대한 해결안을 도출하였다. 두 번째 설계에 대하여 다양한 형태와 무게의 물체에 관하여 파지와 동작 테스트를 시행하였다.

• 한국운동역학회지
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• 제16권3호
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• pp.1-7
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• 2006

The Primary type of swinging motion in human movement is that which is characteristic of a pendulum. The two types of pendulums are identified as simple and compound. A simple pendulum consist of a small body suspended by a relatively long cord. Its total mass is contained within the bob. The cord is not considered to have mass. A compound pendulum, on the other hand, is any pendulum such as the human body swinging by hands from a horizontal bar. Therefore a compound pendulum depicts important motions that are harmonic, periodic, and oscillatory. In this paper one discusses and compares two algorithms of Newton's method(F = m a) and Euler's method (M = $I{\times}{\alpha}$) in compound pendulum. Through exercise model such as human body with weight(m = 50 kg), body length(L = 1.5m), and center of gravity ($L_c$ = 0.4119L) from proximal end swinging by hands from a horizontal bar, one finds kinematic variables(angle displacement / velocity / acceleration), and simulates kinematic variables by changing body lengths and body mass. BSP by Clauser et al.(1969) & Chandler et al.(1975) is used to find moment of inertia of the compound pendulum. The radius of gyration about center of gravity (CoG) is $k_c\;=\;K_c{\times}L$ (단, k= radius of gyration, K= radius of gyration /segment length), and then moment of inertia about center of gravity(CoG) becomes $I_c\;=\;m\;k_c^2$. Finally, moment of inertia about Z-axis by parallel theorem becomes $I_o\;=\;I_c\;+\;m\;k^2$. The two-order ordinary differential equations of models are solved by ND function of numeric analysis method in Mathematica5.1. The results are as follows; First, The complexity of Newton's method is much more complex than that of Euler's method Second, one could be find kinematic variables according to changing body lengths(L = 1.3 / 1.7 m) and periods are increased by body length increment(L = 1.3 / 1.5 / 1.7 m). Third, one could be find that periods are not changing by means of changing mass(m = 50 / 55 / 60 kg). Conclusively, one is intended to meditate the possibility of applying a compound pendulum to sports(balling, golf, gymnastics and so on) necessary swinging motions. Further improvements to the study could be to apply Euler's method to real motions and one would be able to develop the simulator.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권2호
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• pp.127-133
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• 2021

낙상 판단을 위한 최근 발표되는 연구는 RNN(Recurrent Neural Network)을 이용한 낙상 동작 특징 분석과 동작 분류에 집중되어 있다. 웨어러블 센서를 기반으로 한 접근 방식은 높은 탐지율을 제공하나 사용자의 착용 불편으로 보편화 되지 못했고 최근 영상이나 이미지 기반에 딥러닝 접근방식을 이용한 낙상 감지방법이 소개 되었다. 본 논문은 2D RGB 저가 카메라에서 얻은 영상을 PoseNet을 이용해 추출한 인체 골격 키포인트(Keypoints) 정보로 머리와 어깨의 키포인트들의 위치와 위치 변화 가속도를 추정함으로써 낙상 판단의 정확도를 높이기 위한 감지 방법을 연구하였다. 특히 낙상 후 자세 특징 추출을 기반으로 Convolutional Neural Networks 중 Gated Recurrent Unit 기법을 사용하는 비전 기반 낙상 감지 솔루션을 제안한다. 인체 골격 특징 추출을 위해 공개 데이터 세트를 사용하였고, 동작분류 정확도를 높이는 기법으로 코, 좌우 눈 그리고 양쪽 귀를 포함하는 머리와 어깨를 하나의 세그먼트로 하는 특징 추출 방법을 적용해, 세그먼트의 하강 속도와 17개의 인체 골격 키포인트가 구성하는 바운딩 박스(Bounding Box)의 높이 대 폭의 비율을 융합하여 실험을 하였다. 제안한 방법은 기존 원시골격 데이터 사용 기법보다 낙상 탐지에 보다 효과적이며 실험환경에서 약 99.8%의 성공률을 보였다.

• 감성과학
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• 제13권3호
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• pp.467-474
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• 2010

최근 생체 신호 측정을 위한 기능성 의류는 동작 잡음에 의한 노이즈를 최대한 줄여 정확한 생체 신호를 측정 가능케 하는 것의 중요성에 대한 논의가 이루어지고 있다. 이에 본 연구는 영향 요인별 고려 사항을 반 영하여 3-리드(lead)방식의 은사 자수의 직물 전극을 개발하고, '일자형 절개 타입', '십자형절개 타입', '엑스형 절개 타입', '곡선 엑스형 절개 타입'의 총 네 가지 타입의 생체신호 센싱 스마트 의류의 시안을 설계하고 제작하였다. 디자인 시안은 민소매형태의 남성용 티셔츠로 신축성 있는 소재를 사용하여 인체 굴곡을 따라 의복과 전극이 밀착될 수 있도록 하였으며, 트랜스미터를 이용하여 메인 컴퓨터로 데이터가 무선 전송되게 하였다. 각 재모듈화형 의류 타입별 인체 동작에 의한 영향과 정지 및 동작 상태에서의 심전도 센싱 성능을 평가하기 위해 동작에 따른 전극의 변위를 측정하고, 심전도 측정 평가를 실시하여 SNR을 분석하였다. 본 실험 결과를 반영하여 의류 디자인 시안의 수정 및 보완 과정을 거친 후, 최종적으로 '연속-부착형', '삽입-분리형'의 두 가지 타입의 생체신호 센싱 스마트의류 디자인 모형의 모듈화 방안을 제시하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제21권1호
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• pp.30-37
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• 2001

통합적인 과학 교육의 필요성이 부각되고 있으며 통합 방안에 관한 여러 연구들이 이루어지고 있다. 그러나 대부분의 통합에 관한 연구는 학문의 구조와 인식론적인 측면에 그 근거를 두고 이루어지고 있다. 보다 효율적인 통합 과학 학습을 위해서는 학생들의 심리적인 측면에 관한 연구가 이루어져야 한다. 이러한 필요성에 의해 본 연구에서는, 초등학교 6학년 96명을 대상으로 교육과정상의 과학 용어 분류를 통하여 초등학생들의 심리적인 과학 영역과 그 특징을 알아보았다. 연구 결과, 다양한 과학 영역을 형성하고 있는 것으로 나타났으며 특히 '전기', '인체', '지구', '에너지', '식물', '동물', '환경', '생물', '날씨', '꽃'의 빈도가 높게 나타났다. 각 영역에 포함된 과학 용어를 분석한 결과는 다음과 같다. 첫째, 일상 생활의 경험에서 형성된 관련성을 강하게 유지하고 있는 경우가 있었다. 둘째, 가장 포괄적인 영역은 '지구' 영역이었다. 이영역에는 다른 영역에 포함되었던 대부분의 용어들이 관련되고 있었다. 따라서 '지구' 영역을 통합의 중심으로 하는 것은 학생들의 심리적인 측면에도 잘 부합되는 것이라고 보여진다.

• 한국운동역학회지
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• 제12권2호
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• pp.77-90
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• 2002

본 연구는 4년 이상의 경력을 가진 스포츠 에어로빅스 대표선수 4명을 대상으로 Straddle jump to push up 동작의 운동학적 분석을 통해 점프와 착지 동작에 대한 정확한 동작을 이해하고 나아가 지도자의 효율적인 지도에 필요한 정확한 동작의 진단과 평가에 도움을 주며, 그 기초자료를 제공하는 데 목적이 있다. 비디오 카메라 2대를 사용하여 촬영하였고, 카메라의 속도는 60frame/sec.로 하였으며, 분석을 위한 운동학적 변인들은 신체중심 높이의 변위, 좌 우 어깨관절 각 변위, 좌 우 주관절 각 변위, 좌 우 고관절 각 변위, 좌 우 슬관절 각 변위, 좌 우 발끝의 속도이며, 각각 개인별 3회씩 수행하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 국면별 신체중심 높이의 변위는 event 1, 4, 5($79.05{\pm}9.07,\;46.41{\pm}3.65,\;18.66{\pm}0.54cm$)에서 낮은 신체중심의 높이를 나타냈으며, event 2, 3($120.80{\pm}6.13,\;148.12{\pm}9.19cm$)에서는 높은 신체중심 높이를 나타냈다. 이상을 종합해 볼 때 스포츠 에어로빅스의 Straddle Jump to Push up 동작, 즉 점프동작은 파워를 나타내는 중요한 동작이므로 충분한 유연성과 순발력이 무엇보다도 중요한 요인이라는 결론을 얻었으며, 단순한 근육의 강화가 아닌 특정 파워와 힘의 발달, 각각의 신체분절들의 효율적인 통합이 이루어지도록 훈련시키는 것이 중요하다고 사료된다.

• 감성과학
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• 제20권3호
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• pp.97-108
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• 2017

본 연구의 목적은 스마트 피트니스웨어가 갖추어야 할 요건과 스마트 피트니스웨어의 수용 정도 및 기능 수요를 고찰하고, 이를 기반으로 퍼스널 트레이닝 효과 향상을 지원하는 피트니스용 스마트 스포츠의류의 상품기획 및 디자인 방향을 제시하는 것이다. 이를 위해 전문 피트니스 트레이너를 심층 인터뷰하고 그 응답 자료에 대해 범주분석을 실시한 결과 5개의 범주와 13개 주제어를 도출하였다. 또한 일반 소비자들을 대상으로 설문조사를 실시하여 스마트 피트니스웨어의 수용 정도와 상품개발에 필요한 기능 수요를 탐색하였다. 그 결과 전반적으로 인구통계학적 특성에 따른 차이보다는 운동의 관여도 및 운동관련 문화와 관련된 특성에 따라 스마트 피트니스웨어의 수용 정도에 차이가 있는 것을 발견할 수 있었다. 스마트 피트니스웨어에 대한 기능 수요에 대한 차이점으로는 전문 트레이너의 경우 운동 효과의 과학적 향상에 중점을 두는 반면 일반 소비자는 운동 시 지속성을 고려한 기능을 중요시 하는 것으로 분석되었다. 본 연구 결과를 종합하여 '심박 센싱, 근육 활성도 센싱, 부위별 운동 동작 각도 또는 자세 센싱, 운동량 센싱 등의 기능 탑재', '전문가 라인과 일반 라인별 컨셉 및 컨텐츠 개발', '압박 의류 형태로 디자인', '운동지역에 따른 상품개발의 차별화' 등의 상품기획 및 디자인 방향을 제시하였다.

• 한국운동역학회지
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• 제25권2호
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• pp.175-182
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• 2015

Objective : The purpose of this study was to investigate difference in fascicle behavior of the medial gastrocnemius during the locomotion with varying intensities, such as gait and one-legged and two-legged vertical jumping. Methods : Six subjects (3 males and 3 females; age: $27.2{\pm}1.6yrs.$, body mass: $62.8{\pm}9.8kg$, height: $169.6{\pm}8.5cm$) performed normal gait (G) at preferred speed and maximum vertical jumping with one (OJ) and two (TJ) legs. While subjects were performing the given tasks, the hip, knee and ankle joint motion and ground reaction force was monitored using a 8-infrared camera motion analysis system with two forceplates. Simultaneously, electromyography of the triceps surae muscles, and the fascicle length of the medial gastrocnemius were recorded using a real-time ultrasound imaging machine. Results : Comparing to gait, the kinematic and kinetic parameters of TJ and OJ were found to be significantly different. Along with those parameters, change in the medial gastrocnemius (MG) muscle-tendon complex (MTC) length ($50.57{\pm}6.20mm$ for TJ and $44.14{\pm}5.39mm$ for OJ) and changes in the fascicle length of the MG ($18.97{\pm}3.58mm$ for TJ and $20.31{\pm}4.59mm$ for OJ) were observed. Although the total excursion of the MTC and the MG fascicle length during the two types of jump were not significantly different, however the pattern of length changes were found to be different. For TJ, the fascicle length maintained isometric longer during the propulsive phase than OJ. Conclusion : One-legged and two-legged vertical jumping use different muscle-tendon interaction strategies.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제7권4호
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• pp.234-240
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• 2007

이 연구는 철봉 몸굽혀 휘돌기 동작의 최적 모델을 구축하는 것이다. 연구 대상자는 국가대표 남자체조선수(나이 18세, 신장 153cm, 질량 48kg) 1명을 선정하였고, K대학교 체조장에 기 설치된 Spieth사의 철봉을 이용하여 실험하였다. 먼저 대상자에게 연구의 목적과 주의 사항을 주지시키고 사전 서면동의를 받은 후 실험을 실시하였다. 인체를 2분절로 모형화한 몸 굽혀 휘돌기 동작의 영상분석을 위하여 Qualisys사의 카메라(MCU-240) 6대와 소프트웨어인 QTM(Qualisys Track Mannager)을 사용하였다. 이 동작을 이중진자(HAT/total leg)로 모형화하고 라그랑지 운동방정식의 파라메터에 실험에서 획득한 수치를 입력하여 시뮬레이션하였다. 데이터 처리와 모델(미분 연립 방정식)의 해는 Mathematicas5.0으로 프로그래밍하여 구하였다. 분석변인에 대한 모델치와 실험치의 비교 결과는 첫째, 철봉의 최대변위는 모델치(약 0.18 m)가 실험치(약 0.16 m)보다 약 0.02m 더 크게 나타났다. 둘째, 분절1(HAT)의 각변위 패턴은 모두 증가곡선을 보였으나 변곡점의 차이가 나타났다. 셋째, 분절2(total leg)의 각변위 패턴은 전반적으로 유사하게 나타났으나 최대 각은 약 $4^{\circ}$ 차이를 보였다. 결론적으로 실험치와 일치하는 최적모델을 도출하지는 못하였지만 라그랑지 모델을 통한 시뮬레이션의 가능성을 제시하였다. 향후 제한된 2분절 모형을 3, 4분절 모델로 확장하고 생체물성(근골격계)을 정확하게 표현하는 물리적 도구를 개발하는 연구와 인체시스템을 근골격계와 근신경계을 통합한 모델구축이 이루어져야 하겠다.

• 전기전자학회논문지
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• 제24권2호
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• pp.654-660
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• 2020

본 논문은 근육 동작시의 뇌파의 출력을 통해 불확실성이 상당히 존재하는 EEG 신호 안에서 좌우완 근육의 동작이나 사용자의 의지가 포함된 근육 신호 출력 시의 특정 부위 뇌파를 추출하여 좌우 동작 구분이 가능한 뇌파의 특징 벡터를 찾아낼 수 있는지를 확인한다. 일반적인 표면 근전도와 비침습적인 방식의 뇌파 추출 방법으로는 내부 신경 전달에 의한 이온화 정도와 전기 전도도의 크기를 통해서 그 동작 신호인지 구분할 수 있는 방법이 존재하지 않는다. 일반 로봇 제어 시스템이나 전기 신호를 통한 관절 및 모터 제어의 경우는 특정 신호의 전달 및 피드백 제어를 통해 관절 및 로봇 제어기를 제어할 수 있는 신호를 확인할 수 있지만, 인간의 인체는 정확한 뇌와 근육간의 프로토콜을 찾을 근거가 부족하다. 따라서 본 논문에서는 피험자의 동작이 이루어질 경우의 뇌파 분석을 통해 좌완의 신호와 우완의 신호를 특정할 만한 근거 신호 또는 특징 벡터를 추출할 수 있는지 확인하기 위해 CSP(Common Spatial Pattern) 필터의 적용 결과 활용하여 효율성을 검증한다. 더불어 검증을 위한 실험 설계를 통해 데이터를 획득하고, 필터 적용 유무에 따른 결과의 변화가 어떠한지 검증하며 구분 정확도를 높일 수 있는 방법을 제안한다.