• 한국지진공학회논문집
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• 제9권4호
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• pp.19-28
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• 2005

대공간의 쇼핑몰, 오피스 등과 같이 낮은 고유진동수를 가지는 구조물들은 사람의 활동에 의하여 큰 동적응답이 발생할 수 있다. 이러한 활동은 한 사람의 경우보다는 여러 사람에 의한 경우가 더 일반적이다. 본 연구의 목적은 구조물의 모드형상을 이용하여 보행자 전용 구조물과 같이 무리하중을 받는 구조물의 응답을 간단하게 평가하는 것이다. 이를 위하여 사람간의 상관관계가 고려된 무리하중을 받는 구조물의 응답에 관한 식을 유도하였다. 그리고 무리하중을 구성하는 개개의 하중의 연관성을 파악하기 위하여 두 개의 로드셀을 이용하여 하중간의 상관관계를 조사하였다. 구조물의 모드와 하중간의 상관관계에 대한 식을 이용하여 무리하중에 의한 응답을 구조물의 모드형상만으로 평가하는 방법을 제시하였다. 이 방법의 효율성을 확인하기 위하여 보와 바닥판의 예를 들어 무리하중을 동조시킨 경우와 그렇지 않은 경우에 대하여 응답을 평가하였으며 마지막으로 실제 사용중인 구조물을 대상으로 무리하중을 동조시킨 경우와 그렇지 않은 경우에 대하여 응답을 계측하고 이를 제시한 방법과 비교하였다.

• 한국기계가공학회지
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• 제18권12호
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• pp.111-116
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• 2019

With the recent acceleration of industrial technologies and active research, wearable robot technologies have been applied to various fields. To study the utility of wearable robots, basic research on kinetic mechanisms of the human body, bio-signal analysis, and system control are essential. In this study, we investigated the basic structure of a wearable system and the operating principles of a driving mechanism. The control system and supporting structure, which comprise the driving mechanism, were designed and manufactured. Motion and load analyses were performed simultaneously for the design of the kinematic drive, and the driving mechanism was constructed by analyzing walking motion. The operating conditions of the cylinder were verified by stride via driving experiments. Further, the accuracy and responsiveness of the system were confirmed by comparison with actual motion, and the system safety was validated by applying loads.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제21권7호
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• pp.615-620
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• 2015

DOB (Disturbance Observer) is an useful control method for estimating the disturbance applied to dynamic systems. Disturbance observer can be used to implement a robust control system to generate a control input for rejecting the disturbance, and it can be also used to estimate the disturbance to obtain information. The system that uses disturbance estimation is investigated for high performance control such as automatic door systems, walking robot and electric power steering system in vehicles. In this paper, a novel disturbance observer which is called disturbance and current observer for estimating load torque in the motor system is proposed. The difference between the DOB for disturbance rejection and DCOB is mathematically verified. Current and angular velocity are required for estimating the load torque of the motor in DOB. However, the DCOB can estimate load torque and current without current sensor. DCOB is designed based on modeling of the motor system. Appropriate Q-filter is selected and the applicability of DCOB is verified by simulation. The estimated disturbance and current of the electric motor can be verified without current sensor, as experiments of the actual motor system.

• 전기학회논문지
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• 제64권1호
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• pp.136-142
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• 2015

In the paper, a design method of knee and pelvis joint in the biped robot is proposed for shock absorption and gravity compensation. Similarly to the human's body, the knee joints of the biped robot support most body weight and get a shock from the landing motion of the foot on the floor. The torque of joint motor is also increased sharply to keep the balance of the robot. Knee and pelvis joints with the spring are designed to compensate the gravity force and reduce the contact shock of the robot. To verify the efficiency of the proposed design method, we develope a biped robot with the joint mechanism using springs. At first, we experiment with the developed robot on the static motions such as the bent-knee posture both without load and with load on the flat ground, and the balance posture on the incline plane. The current of knee joint is measured to analyze the impact force and energy consumption of the joint motors. Also, we observe the motor current of knee and pelvis joints for the walking motion of the biped robot. The current responses of joint motors show that the proposed method has an effect on shock reduction and gravity compensation, and improve the energy efficiency of walking motions for the biped robot.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제21권6호
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• pp.503-509
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• 2015

In this paper, we designed and tested an ankle joint mechanism for a gait rehabilitation robot. Gait rehabilitation programs are designed to improve the natural leg motion of patients who have lost their walking capabilities by accident or disease. Strengthening the muscles of the lower-limbs and stimulation of the nervous system corresponding to walking helps patients to walk again using gait assistive devices. It is an obvious requirement that the rehabilitation system's motion should be similar to and as natural as the normal gait. However, the system being used for gait rehabilitation does not pay much attention to ankle joints, which play an important role in correct walking as the motion of the ankle should reflect the movement of the center of gravity (COG) of the body. Consequently, we have designed an ankle mechanism that ensures the safety of the patient as well as efficient gait training. Also, even patients with low leg muscle strength are able to operate the ankle joint due to the direct-drive mechanism without a reducer. This safety feature prevents any possible adverse load on the human ankle. The additional degree of freedom for the roll motion achieves a gait pattern which is similar to the normal gait and with a greater degree of comfort.

• PNF and Movement
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• 제16권2호
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• pp.179-185
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• 2018

Purpose: This study aimed to analyze the visual and spatial elements of the gait of a stroke patient who had diverse ankle weight loads applied, according to weight changes. Methods: The subject was a 57-year-old stroke patient diagnosed and hospitalized with a left intracerebral hemorrhage. A weight equivalent to 0%, 1%, and 2% of his body weight was applied to the area 5cm upward from the ankle using a Velcro strap. He was then trained on a treadmill, receiving a six-minute walk test to evaluate his gait ability. A gait analyzer was used to collect visual and spatial elements, such as gait distance, gait velocity, cadence, step length, stride length, and swing phase, according to a weight load equivalent to 0%, 1%, and 2% of his body weight. Results: According to the results of applying 0%, 1%, and 2% of his body weight on the ankle, except for gait velocity, his gait distance, cadence, step length, stride length, and swing phase were higher when 1% of his body weight was applied compared to 0% or 2% of his body weight. Conclusion: Applying a weight equivalent to 1% of the body weight to the ankle positively affected the visual and spatial element of the gait and heightened the efficiency of exercise during treadmill training, a gait-training tool generally used for stroke patients. However, the result is difficult to generalize because the number of subjects was small with only one subject.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권8호
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• pp.771-782
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• 2017

본 논문은 노약자들의 발목근력보조를 위한 착용형 로봇에 대해서 서술하였다. 기존 착용형 로봇들은 보행 시 필요한 근력을 보조하기 위해 대부분 모터와 감속기를 사용하였다. 하지만 모터와 감속기의 조합은 무게가 무거울 뿐만 아니라 감속기 치차의 마찰때문에 실제 사람의 근육과 달리 강성과 토크를 동시에 제어하기 어려운 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 모터/감속기 조합보다 가볍고 안전하며 근력을 보조하는 힘을 충분히 발휘할 수 있는 Mckibben 공압 근육을 사용하였다. 발목의 피칭 모션에 이용되는 종아리 가자미근 및 앞정강근의 힘을 한 쌍의 공압 근육을 사용한 상극구동으로 보조하였으며, 상극구동제어를 위해 상극구동 모델 파라미터들을 실험적으로 도출하였다. 사용자의 보행의지를 판단하고자 발바닥에 부착된 압력변위센서로 압력과 압력중심위치를 측정하여 발바닥의 하중과 발목토크를 계산하였고, 이를 기반으로 공압 근육 관절의 강성과 토크를 동시에 제어하였다. 최종적으로, 트레드밀에서 근전도 신호를 측정하여 발목근력보조로봇의 성능을 실험적으로 입증하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권4호
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• pp.419-425
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• 2014

본 논문은 200 미터급 다관절 복합이동 해저로봇(크랩스터, CR200)에 적용된 탄소섬유 복합소재 몸체 프레임의 구조해석에 대하여 다루고 있다. CR200 의 몸체 프레임은 탄소섬유 복합소재를 이용한 강화 플라스틱으로 제작되어 가볍고 강하며, 사람의 늑골구조를 모방하여 설계되었기 때문에 외부 하중을 효과적으로 분산시킬 수 있다. 해상에서 모선과 크레인을 사용하여 CR200 을 진수하거나 인양할 때, 해상상황에 따라 모선 운동에 의한 동적 하중이 몸체 프레임에 전달되기 때문에 프레임에 대한 진수 및 인양 조건에서의 구조적 해석이 필요하다. 구조해석의 신뢰성을 확보하기 위하여 본 논문에서는 몸체 프레임의 시편시험 결과를 이용하여 구조해석을 수행하고, 기존 금속재질의 프레임 모델과 구조적 특성을 비교하여 탄소섬유 복합소재 프레임의 구조적 특성을 정량적으로 비교하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권5호
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• pp.337-343
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• 2020

지난 수십 년간, 소형 로봇 가운데 동물과 곤충을 모방한 생체모방 로봇은 인간이 신체적으로 접근할 수 없는 영역에서 특별한 임무를 위해 개발되어 왔다. 최근 들어, 사람의 접근이 제한되는 공간(예 : 고농축 방사능 보관지역, 바이러스 지역, 대테러 위험지역 등)이 늘어나면서 로봇의 활용범위가 더욱 다양해지고 있으며, 과거에는 사람만 가능했던 많은 행위들이 소형 로봇으로의 대체가 시도 되고 있다. 그 중에서도 보행 로봇의 최적 움직임은 이동하는 표면의 특성(예: 거칠기, 곡률, 경사, 재료 등)에 의해 결정될 수 있다. 본 연구에서는 소형 보행 로봇에 적용하기 위한 구조가 간단하고 효율적으로 구동 가능한 압전세라믹 벤더 엑츄에이터를 제안하였다. 유한요소 해석법을 활용한 동적 모델링을 통해 구동원의 형상을 최적화하여 로봇의 이동 성능을 극대화 하였고, 제작과 실험을 통하여 그 결과를 검증하였다. 제작된 엑츄에이터는 무부하 조건에서 최대속도 236mm/s로 이동 하였고, 5g의 부하를 적재하고 156mm/s의 속도로 이동 가능함을 확인 하였다. 제안된 다족형 액추에이터는 수행해야 할 임무와 요구 성능에 따라 모듈식으로 추가가 가능한 장점이 있다.