• 한국운동역학회지
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• 제26권2호
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• pp.161-166
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• 2016

Objective: The purpose of this study was to determine the knee and ankle joint kinematics and kinetics by comparing downhill walking with valley-shape combined slope walking. Method: Eighteen healthy men participated in this study. A three-dimensional motion capture system equipped with eight infrared cameras and a synchronized force plate, which was embedded in the sloped walkway, was used. Obtained kinematic and kinetic parameters were compared using paired two-tailed Student's t-tests at a significance level of 0.05. Results: The knee flexion angle after the mid-stance phase, the mean peak knee flexion angle in the early swing phase, and the ankle mean peak dorsiflexion angle were greater during downhill walking compared with valley-shape combined slope walking (p < 0.001). Both the mean peak vertical ground reaction force (GRF) in the early stance phase and late stance phase during downhill walking were smaller than those values during valley-shape combined slope walking. (p = 0.007 and p < 0.001, respectively). The mean peak anterior GRF, appearing right after toe-off during downhill walking, was also smaller than that of valley-shape combined slope walking (p = 0.002). The mean peak knee extension moment and ankle plantar flexion moment in late stance phase during downhill walking were significantly smaller than those of valley-shape combined slope walking (p = 0.002 and p = 0.015, respectively). Conclusion: These results suggest that gait strategy was modified during valley-shape combined slope walking when compared with continuous downhill walking in order to gain the propulsion for lifting the body up the incline for foot clearance.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제20권9호
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• pp.936-941
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• 2014

Walking mechanisms are very important for legged robots to ensure their stable locomotion. In this research, Klann-linkage is suggested as a walking mechanism for a water-running robot and is optimized using level average analysis. The structure of the Klann-linkage is introduced first and design variables for the Klann-linkage are identified considering the kinematic task of the walking mechanism. Next, the design problem is formulated as a path generation optimization problem. Specifically, the desired path for the foot-pad is defined and the objective function is defined as the structural error between the desired and the generated paths. A process for solving the optimization problem is suggested utilizing the sensitivity analysis of the design variables. As a result, optimized lengths of Klann-linkage are obtained and the optimum trajectory is obtained. It is found that the optimized trajectory improves the cost function by about 62% from the initial one. It is expected that the results from this research can be used as a good example for designing legged robots.

• 재활복지공학회논문지
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• 제7권2호
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• pp.75-84
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• 2013

본 연구에서는 근전도 신호를 이용하여 보행주기에 따른 패턴 및 특징을 시간영역과 주파수영역으로 나누어 분석하였다. 보행주기를 입각기와 유각기로 나누어 평지보행과 계단보행 실험을 실시하여 그 결과를 분석하였으며, 이때 시상면에서의 하퇴부 각도와 대퇴사두근과 대퇴이두근의 근전도 신호를 대상으로 하였다. 하퇴부의 기울기는 모든 보행에서 HS일 때 가장 큰 기울기 값을 나타내었으며, TO일 때 가장 낮은 값을 나타내었다. 시간영역에서의 근전도 분석은 모든 보행에서 보행주기에 따라 IEMG가 일정한 패턴을 보였으며, 보행 종류 및 주기 판단에 가장 용이할 것으로 판단된다. 주파수영역에서의 분석은 시간에 따른 주파수 분석이 가능한 STFT법을 사용하였으며, 기울기센서를 이용하여 보행주기를 구분하고자 하였다. 또한 STFT한 결과를 스펙트럼으로 나타내어 분석하였으며, 모든 보행에서 입각기가 유각기보다 더 높은 주파수를 가지는 것을 확인하였다. 본 연구를 통하여 근전도와 시상면에서의 하퇴부 기울기를 이용하여 보행주기 판단 및 분석의 가능성을 확인하였으며, 이를 활용하면 하지 절단환자의 보행의지를 판단하여 의족제어 및 효율적 재활에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한교통학회지
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• 제34권5호
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• pp.409-420
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• 2016

한국은 2026년에 초고령화 사회(super aged society)로 진입될 것으로 예상된다. 그럼에도 불구하고 보행은 인간의 기본적인 이동권리라는 측면에서 교통약자의 대부분을 차지하는 고령자의 안전하고 편리한 이동권리 확보는 가장 기초적인 복지로 중요하지만 간과되기 싶다. 이러한 측면에서 본 논문에서는 교통시설물을 설계시 활용을 위한 고령자의 보행특성을 분석하여 제시하였다. 운동 역학적인 보행변수들을 일반인과 비교한 결과, 모든 변수들이 일반인에 비하여 약 75% 수준으로 분석되었다. 고령자는 일반인에 비하여 보행속도가 느리고, 어깨의 움직임이 적은 대신 발목의 움직임이 많으며, 발을 낮게 들며, 지면반발력이 크게 작용되는 등의 보행변수별 보행특성이 조사되었다. 또한 고령자 집단은 집단 안에서도 보행변수별로 서로 차이가 크며, 이를 walking Balance Muscles Factor별로 2개 혹은 3개로 집단화가 가능함을 군집분석을 통하여 알아보았다. 이와 같은 고령자 보행특성은 보도, 경사 및 단차 등의 교통시설물 설계에 활용될 수 있을 것이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제10권12호
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• pp.3833-3838
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• 2009

본 논문은 산업용 로봇을 이용하여 운동화의 특성을 측정하는 측정장비를 소개한다. 여기서 사용된 로봇은 6관절의 퓨마타입 로봇(삼성전자의 FARA AT2 모델)을 인간의 보행 동작을 구현할 수 있도록 보완하였다. 보행 동작은 고속카메라로 분석한 후, 로봇 관절각들을 추출하여 동작구현에 사용한다. 3가지 종류의 경도 아웃솔(신발 겉창)로 만들어진 신발 시편을 준비하고, 이 로봇 시스템을 이용하여 걸음동작을 구현하여 신발에 따른 지면 충격력을 측정한다. 걸음동작에서 발생하는 발 앞축 부분을 굽히기 위해 요구되는 굽힘 모멘트의 측정과 걸음동작에서 발생하는 요동현상의 측정에 사용한다. 동일한 압축변형을 유지하도록 시스템을 설정하고, 신발을 측정한 결과 아웃솔의 경도에 따라 지면반력의 크기는 선형적으로 증가하는 추세가 관찰되었다. 또한 굽힘 모멘트와 요동현상 역시 아웃솔의 경도에 따라 선형적으로 증가하는 추세가 관찰되었다. 상기의 몇 가지 실험을 통하여, 본 로봇 시스템은 일관성 있는 실험결과를 제공하였으며, 따라서 산업용 로봇을 이용하여 신발의 유용한 특성 정보 도출이 가능하며, 추후 신발설계의 활용에 대한 가능성을 보여준다.

• 재활복지공학회논문지
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• 제10권4호
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• pp.305-313
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• 2016

두 발을 번갈아 옮기며 몸을 앞으로 움직이는 단순한 동작의 반복으로 보이는 보행이란 과정은 실제 인체 내의 대부분의 근육 및 인대, 뼈가 연관되어 이루어지는 복잡한 행동이다. 신체 일부가 소실된 하퇴 절단자의 경우 생체조직이 온전히 보전되어 있는 일반인과는 달리 남은 생체 부위와 의지의 공학적인 성능에만 의존해 보행을 해야 한다는 어려운 상황에 직면하게 된다. 따라서 하퇴절단자를 위한 하퇴의지는 우선 환자가 기본적인 보행이 가능케 함과 동시에 최대한 복잡한 지면 상태에 적응할 수 있도록 설계가 되어야 한다. 원활한 보행을 위해서는 배/저굴 방향의 발목의 회전이 매우 중요하고 고르지 못한 지면 상태를 극복하기 위해서는 내/외전 방향의 족부의 회전 기능이 요구된다. 최근 생체역학적인 연구를 접목한 다양한 하퇴의지가 개발되고 있으나, 이러한 고가의 고성능 하퇴의지의 경우 주로 활동성이 높은 하지절단 환자들에 초점이 맞춰져 있다. 본 연구에서는 하퇴의지 착용자의 대다수인 활동성이 낮은 K2 레벨의 환자들을 위한 하퇴의지를 개발했다. 기본적인 보행 능력 향상을 위해서 배/저굴 방향으로의 회전이 가능한 유압식 발목을 개발했고, 이를 통해서 배/저굴 방향으로 각각 $2.5^{\circ}$와 $4^{\circ}$의 회전이 가능함을 확인했다. 또한 수동 조절이 가능한 유압 노즐을 탑재해 환자 개개인에 적합한 발목 회전 저항력을 설정할 수 있도록 설계했다. 내/외전 방향으로의 족부의 회전이 가능하도록 이중고무 방식의 중간재를 삽입해 각각 $3.6^{\circ}$와 $4.1^{\circ}$의 회전이 가능하도록 설계되어 측경사나 작은 장애물들을 극복할 수 있도록 제작했다. 본 연구를 통해 개발된 하퇴의지는 K2 레벨의 하퇴절단자들이 일상생활 중에 겪게 되는 다양한 지면 환경을 극복하는데 도움을 줄 것이다.

• 한국조경학회지
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• 제31권5호
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• pp.58-72
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• 2003

Rooftop greenery has been used as a way to solve urban environmental problems by creating green space in densely populated cities. This study was carried out to suggest more effective designs for roof-garden at hospitals through a post-occupancy evaluation. The roofgarden of Asan Medical Center was evaluated with regards to setting, proximate environmental context, users, and design activity by a multi-method including plan investigations, observations, in-depth interviews and questionnaires. The results are summarized as follows; the users' main activities included resting, walking, and talking. A number of users were observed at shaded spaces sitting on such things as benches, pergolas, and shelters. The satisfaction of the users showed high satisfaction level except in the amount of shade, facilities, and shelter. The variables affecting a overall satisfaction were ‘accessibility’, ‘safety’, ‘quality of surroundings’, and ‘suitability for speculation’. By comparing the design concept with using pattern, designer's intention was not reflected sufficiently in several aspects such as ‘event deck for therapy programs’, ‘grove and path’, and ‘low planters’. This study suggests some design implications; it is necessary to furnish shaded sitting places for passive behaviors and pathways for walking or a light exercise. A wind-break wall with glass windows could widen the users' views in a limited space. Natural shade like tree shade or pergola are more desirable than artificial shades. As for the vertical location of the roofgarden, the middle floor could be better than top area for accessibility. Characteristics of building and users should be considered in detail to provide distinct spaces. Proper technical standards for the greening of artificial ground should be established.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권4호
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• pp.431-437
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• 2010

본 연구의 목적은 편마비 환자와 같이 정상 보행이 아닌 경우의 보행 실험에서 힘측정판을 이용한 지면반발력의 측정이 매우 어려웠던 경험에서 출발하여 힘측정판을 사용하지 않고 운동학적 데이터만으로 보행 중 발생하는 지면반발력을 계산하는 것이다. 3차원 동작분석 시스템과 동기화된 힘측정판을 이용하여 보행실험을 실시하여 3차원 동작분석 시스템으로부터 보행의 운동학적 데이터를 추출하였고 이로부터 보행주기를 검출하였다. 인체를 13개의 체절로 모델링하고 각 체절의 거동이 추출한 운동학적 데이터를 따르도록 하였다. 각 체절의 질량과 질량 중심은 인체측정학의 자료를 이용하였다. 보행실험에서 측정한 지면반발력과 운동학적 데이터만을 이용한 계산 결과의 비교에서 크기가 가장 큰 수직방향은 잘 일치하였고 전후방향이나 횡방향도 유사한 경향을 보였다. 본 계산 결과는 보행에 관한 역동역학 해석의 기본 자료로 활용할 수 있다.

• 한국운동역학회지
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• 제29권1호
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• pp.9-13
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• 2019

Objective: The aim of this study was to compare gait patterns of elementary school male students in higher grades according to their character styles. Method: 4 extroverted character male subjects (height: $141.35{\pm}7.75cm$, weight: $43.65{\pm}5.80kg$) and 4 introverted character male subjects (height: $145.38{\pm}8.94cm$, weight: $42.15{\pm}10.71kg$) participated in this study. Results: As for walk styles of elementary school male students in higher grades according to their character patterns, there was not significant differences in gait cycle, stride width, stride length and walking speed. According to examination of average ratio of maximum vertical ground reaction force according to their characters divided by weight, elementary school male students in higher grades with extroverted character showed 114.69% of weight and students with introverted character showed 122.82% of weight, which exhibited that students with introverted character had larger ratio as much as 8.13% than students with extroverted character. The statistical significance level was 0.000 showing significant difference. Conclusion: Our results indicated that male students in higher grades with introverted character press ground hard and walk with strong steps. On the other hand, male students with extroverted character walk with light steps.

• 재활복지공학회논문지
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• 제10권2호
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• pp.147-153
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• 2016

본 논문의 목적은 보행 시 대퇴절단인의 엉덩관절과 무릎관절의 협응을 평가하고, 건측과 의지측의 대칭성에 대하여 평가하는 것이다. 본 연구에는 7명의 대퇴절단인($46.4{\pm}10.7$세, $174.8{\pm}3.5cm$, $78.3{\pm}9.7kg$)와 7명의 비절단인($24.0{\pm}4.5$세, $174.5{\pm}5.9cm$, $66.9{\pm}9.4kg$)가 참여하였다. 이들은 편한 속도로 10m 평지보행을 하였으며, 이때 보행 분석시스템을 이용하여 엉덩관절과 무릎관절의 각도와 각속도를 측정하였으며, 이를 기반으로 입각기와 유각기의 연속상대위상(CRP), CRP의 표준편차(CRP_SD) 및 이들의 대칭지수(SI)를 계산하였다. 그 결과 비절단인의 경우 CRP 및 CRP_SD는 좌우가 차이가 없었지만 (모두 p>0.05), 대퇴절단인의 경우는 입각기의 CRP를 제외하고는 모두 유의한 차이를 보였다 (모두 p<0.05). 또한 비절단인과 대퇴절단인간의 SI는 모두 유의한 차이를 보였다 (all p<0.05). 결론적으로 대퇴절단인의 경우 하지의 협응이 변화되며, 건측과 의지측의 좌우 비대칭이 발생하는 것을 확인하였다.