• 재활복지공학회논문지
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• 제9권2호
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• pp.161-168
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• 2015

본 논문은 자체 개발한 관성측정장치의 가속도, 각속도, 지자기계 데이터를 이용하여 보행거리를 측정하는 시스템 개발에 관한 것이다. 관성센서들의 오프셋 및 이득 오차를 최소화하기 위하여 9축의 자유도를 갖는 지그를 제작하였으며, 이를 이용하여 캘리브레이션을 수행하였다. 보행거리의 정확한 측정을 위하여, 기울기 하강법을 이용하여 가속도계의 중력성분 제거 및 보행패턴 분석을 통한 드리프트 성분을 제거하였다. 최종적으로 보정된 가속도 데이터의 이중적분을 통하여 보행거리를 측정하였다. 시스템의 성능 평가를 위하여, 실내 직선 10m 직선 보행에 대하여 캘리브레이션 전, 후 오차 개선 비율를 비교하였으며, 간단한 보행에 대해 Vicon과의 비교 실험을 수행하였다. 직선 보행에 대해서는 x, y, z축 각각에 대하여 $31.4{\pm}14.38%$(mean${\pm}$S.D.), $78.64{\pm}10.84%$ 및 $69.71{\pm}26.25%$ 개선이 되었음을 확인하였으며, Vicon과의 비교 실험 결과 x, y, z축 각각에 대하여 0.1m, 0.16m, 0.12m의 오차를 얻을 수 있었다.

• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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• 제29권3호
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• pp.33-43
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• 2023

기존 연구에 따르면 감정은 신체 감각 및 신체 움직임과 같은 신체적 변화에 영향을 주고, 감정 자극에 따라 다르게 나타난다고 알려져 있다. 그러나, 감정의 자극에 따른 신체 감각 및 신체 움직임의 활성화 정도 및 Autonomous emotion recognition(AER) 시스템의 성능에 미치는 영향에 대한 연구는 아직 알려져 있지 않다. 본 연구에서는 20명의 피험자를 대상으로 3가지 종류의 감정 자극(단어, 사진, 영상)을 활용하여 AER 시스템에 미치는 영향을 연구하였다. 측정 변인으로는 정서적 반응, 컴퓨터 기반 자가 보고, Motion Capture 장비를 통해 측정한 신체 움직임을 활용하였다. 본 연구의 결과를 통하여 영상 자극이 다른 자극에 비해 더 많은 신체 움직임을 유도하는 것을 확인하고, 영상 자극을 통해 수집한 신체적 특이점이 AER을 위한 분류 정확도 역시 가장 높음을 확인하였다. 신체 움직임을 기반으로 한 감정적 특이점은 행복, 놀람, 분노, 중립 등에서 감정 유도 자극의 종류에 따라 비슷한 패턴이 나타남을 확인하였다. 본 연구의 결과는 향후 신체적 변화를 기반으로 한 AER 시스템 연구에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 전자공학회논문지CI
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• 제43권4호
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• pp.103-112
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• 2006

본 논문에서는 방대한 계산량으로 인해 슈퍼컴퓨터나 특수하게 제작된 컴퓨팅 시스템에서만 수행될 수 있었던 기존의 볼입 형 가상 환경(IVE) 시스템과는 달리 확장성과 호환성을 갖는 PC 기반의 몰입 형 가상 환경 시스템(PIVE)을 제안한다. 이러한 개인용 혹은 가정용 컴퓨터 기반의 어플리케이션은 두 가지 장점을 가진다. 첫 번째로 사용할 수 있는 리소스가 다양하다는 것이고, 두 번째로 사용자에게 친근한 인터페이스를 갖는다는 것이다. PC 기반의 몰입 형 가상 환경 시스템은 단순한 인터페이스와 호환성으로 일반 사용자가 IVE 시스템에 쉽고 편리하게 접근할 수 있게 해 준다. 또한 PC 기반의 몰입 형 가상 환경 시스템은 다양한 사용자로 하여금 많은 종류의 주제를 다룰 수 있게 하며, 기존의 복잡한 구조로 되어 있는 햄틱 장치를 PC 기반으로 제작하여 PC와의 호환성을 높여 인터페이스를 보다 쉽게 구현할 수 있게 해준다. 또한 제안된 PC 기반의 몰입 형 가상 환경 시스템은 물리적인 현상들을 계산하고, 시각화하는 시간을 단축시키기 위해서 기하학적인 방법들이 적용함으로써 일반 보급형 PC에서도 구현이 용이하다. 본 논문에서 제안된 PC 기반의 몰입 형 가상 환경 시스템을 사용자가 실내 환경에서 데이터 글러브와 행동 인식 장치, HMD를 착용하고 움직이는 예제에 적용해 보았다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제28권6호
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• pp.811-816
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• 2007

The social activities of the elderly have been increasing as our society progresses toward an aging society. As their activities are increased, the occurrence of falls that could lead to fractures are increased. Falls are serious health hazards to the elderly and we need more thorough understanding of falls including the progress of falls and the impact area in various fall directions. Many of the traditional methods of falls research dealt with voluntary falls by younger subject since older subject can easily get fracture from voluntary falls. So, it has been difficult to get exact data about falls of the elderly. Here, we tried to capture the characteristics of the movements of major joints using three dimensional motion capture system during falls experiments using a moving mattress that can safely induce unexpected falls. Healthy younger subjects participated in the actual falls experiment and the moving mattress was actuated by a pneumatic system. The kinematic parameters such as velocities and accelerations of major segments were imported to a computer simulation environment and falls to hard surfaces were simulated in a computational environment using a realistic human model of aged persons. The simulation was able to give approximations to contact forces which can occur during actual falls.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제33권4호
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• pp.323-333
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• 2016

In this study, the uncertainty requirements for orbit, attitude, and burn performance were estimated and analyzed for the execution of the $1^{st}$ lunar orbit insertion (LOI) maneuver of the Korea Pathfinder Lunar Orbiter (KPLO) mission. During the early design phase of the system, associate analysis is an essential design factor as the $1^{st}$ LOI maneuver is the largest burn that utilizes the onboard propulsion system; the success of the lunar capture is directly affected by the performance achieved. For the analysis, the spacecraft is assumed to have already approached the periselene with a hyperbolic arrival trajectory around the moon. In addition, diverse arrival conditions and mission constraints were considered, such as varying periselene approach velocity, altitude, and orbital period of the capture orbit after execution of the $1^{st}$ LOI maneuver. The current analysis assumed an impulsive LOI maneuver, and two-body equations of motion were adapted to simplify the problem for a preliminary analysis. Monte Carlo simulations were performed for the statistical analysis to analyze diverse uncertainties that might arise at the moment when the maneuver is executed. As a result, three major requirements were analyzed and estimated for the early design phase. First, the minimum requirements were estimated for the burn performance to be captured around the moon. Second, the requirements for orbit, attitude, and maneuver burn performances were simultaneously estimated and analyzed to maintain the $1^{st}$ elliptical orbit achieved around the moon within the specified orbital period. Finally, the dispersion requirements on the B-plane aiming at target points to meet the target insertion goal were analyzed and can be utilized as reference target guidelines for a mid-course correction (MCC) maneuver during the transfer. More detailed system requirements for the KPLO mission, particularly for the spacecraft bus itself and for the flight dynamics subsystem at the ground control center, are expected to be prepared and established based on the current results, including a contingency trajectory design plan.

• 전기학회논문지
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• 제58권1호
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• pp.203-209
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• 2009

The purpose of this study is to develop a minimally constraint joint angle measurement system for the feedback control of FES (functional electrical stimulation) locomotion. Feedback control is desirable for the efficient FES locomotion, however, the simple on-off control schemes are mainly used in clinic because the currently available angle measurement systems are heavily constraint or cosmetically poor. We designed a new angle measurement system consisting of a magnet and magnetic sensors located below and above the ankle joint, respectively, in the rear side of ipsilateral leg. Two magnetic sensors are arranged so that the sensing axes are perpendicular each other. Multiple positions of sensors attachment on the shank part of the ankle joint model and also human ankle joint were selected and the accuracy of the measured angle at each position was investigated. The reference ankle joint angle was measured by potentiometer and motion capture system. The ankle joint angle was determined from the fitting curve of the reference angle and magnetic flux density relationship. The errors of the measured angle were calculated at each sensor position for the ankle range of motion (ROM) $-20{\sim}15$ degrees (dorsiflexion as positive) which covers the ankle ROM of both stroke patients and normal subjects during locomotion. The error was the smallest with the sensor at the position 1 which was the nearest position to the ankle joint. In case of human experiment, the RMS (root mean square) errors were $0.51{\pm}1.78(0.31{\sim}0.64)$ degrees and the maximum errors were $1.19{\pm}0.46(0.68{\sim}1.58)$ degrees. The proposed system is less constraint and cosmetically better than the existing angle measurement system because the wires are not needed.

• 한국융합학회논문지
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• 제11권10호
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• pp.355-361
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• 2020

스쿼트는 장소에 제약 없이 효과적으로 하체 근력을 증진시킬 수 있는 운동이다. 스쿼트 시 잘못된 자세로 인한 부상이 빈번하게 발생하고 있으며, 부상을 예방하기 위해서는 적절한 각도를 유지하며 운동하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 허벅지에 착용된 단일 관성 센서 모듈을 이용하여 스쿼트 각도를 측정할 수 있는 시스템을 개발하고 검증하였다. 스쿼트 각도를 측정하기 위해 각 관성 센서(가속도 센서, 자이로 센서)의 장단점을 상호 보완 하는 상보필터 알고리즘을 사용하였고, 임상 실험을 통해 각 상보필터 계수에 따른 스쿼트 각도의 정확도를 평가하였다. 분석 결과, 최적의 상보필터 계수를 기반으로 계산된 스쿼트 각도는 측각기에서 측정한 각도와 상관 계수 0.623와 편향 오차 -5.6°로 유의한 상관관계를 보였다.

• 한국전문물리치료학회지
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• 제27권4호
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• pp.227-232
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• 2020

Background: Hallux valgus (HV) is a foot deformity developed by mediolateral deviation of the first metatarsophalangeal joint. Although various foot-toe orthoses were used to correct the HV angle, verification of the effects of kinetics variables such as ground reaction force (GRF) through three-dimensional (3D) gait analysis according to the various type of orthoses for HV is insufficient. Objects: This study aimed to investigate the effect of soft and hard types of foot and toe orthoses to correct HV deformity on the GRF in individuals with HV using 3D motion analysis system during walking. Methods: Twenty-six subjects participated in the experiment. Participants had HV angle of more than 15° in both feet. Two force platforms were used to obtain 3D GRF data for both feet and a 3D motion capture system with six infrared cameras was used to measure exact stance phase point such as heel strike or toe off period. Total walk trials of each participant were 8 to 10, the walkway length was 6 m. Two-way repeated measures ANOVA was used to determine the effects of each orthosis condition on the various GRF values. Results: The late anteroposterior maximal force and a first vertical peak force of the GRF showed that the hard type orthosis condition significantly increased GRF compared to the other orthosis conditions (p < 0.05). Conclusion: There were significant effects in GRF values when wearing the hard type foot orthosis. However, the hard type foot orthosis was uncomfortable to wear during walking. Therefore, it is necessary to develop a new foot-toe orthosis that can compensate for these disadvantages.

• 재활복지공학회논문지
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• 제7권1호
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• pp.21-27
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• 2013

수동 휠체어의 추진은 추진 동작의 낮은 효율로 인하여 사용자의 상지 관절에 고통과 부상까지 유발할 수 있다. 이에 따라 수동 휠체어 추진 중에 발생하는 상지 관절의 운동역학적 해석이 필요하다. 본 연구에서는 수동 휠체어 추진 중 상지 관절에 작용하는 토크를 구할 수 있는 2차원 역동역학 모델을 개발하였다. 개발한 모델은 시상면에서 상완, 하완, 손에 해당하는 3개의 체절로 상지를 구성하였고 몸통으로부터 3개의 체절을 회전조인트로 연결한 개방연쇄구조를 갖는다. 역동역학 해는 뉴턴-오일러 방법으로 구하였고 요구되는 입력자료는 실험을 통하여 획득하였다. 수동 휠체어 추진에 필요한 상지 거동의 운동학적 자료는 3차원 동작분석 시스템에서 추출하였고 역동역학 모델의 외력에 해당하는 운동역학적 자료는 브레이크식 다이나모미터에서 추출하였다. 역동역학 모델을 이용한 해석을 통하여 수동 휠체어 추진에 따른 상지 관절의 회전각과 관절 토크를 구하였다. 개발된 모델은 상지 관절에 관한 생체역학적 해석 도구이며 적은 노력으로 3차원 역동역학 모델로 확장하는 토대가 된다.

• 한국운동역학회지
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• 제24권4호
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• pp.317-327
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• 2014

As a single subject study, it was purposed to investigate kinematic differences between Yang Hak Seon vault (i.e., handspring forward and salto forward straight with triple twist, Yang-1 vault hereafter) and Tsukahara $1260^{\circ}$ twist with salto forward straight (Yang-2 vault hereafter) in gymnastics. Yang Hak-Seon (23 years, 160 cm, and 52 kg) voluntarily participated in this study. Motion capture system, consisting of fourteen cameras, were used to measure Yang-2 vault with the sampling rate of 200 Hz. Twenty six reflective markers were placed on major anatomical points of 15 body segments. Successful two trials of Yang-2 vault were collected and analyzed for the comparison. Compared Yang-1 results were based on the previous study of Park and Song (2012). Results indicated superior linear kinematics of Yang-1 vault to those of Yang-2 vault before the touchdown of vault table. However, Yang-2 vault revealed superior angular kinematics to Yang 1 vault showing more trunk twist angle (a triple and a half twist) and its faster angular velocity during the airborne. The Yang 2 vault could has advantage of increasing angular motion than Yang 1 vault as a result of a half turn off the springboard onto the vault table and a sequential touchdown of the hands.