• 전자공학회논문지
• /
• 제50권6호
• /
• pp.201-211
• /
• 2013

본 논문에서는 손 추적과 제스처 인식 시스템을 제안한다. 제안한 시스템은 사용자 손의 3차원 기하학적 정보를 취득하기 위해 별도의 장비를 사용한다. 특히, 기존의 물체 검출 및 추적 시스템들에서 제기 되었던 추적 과정에서의 문제점을 피하기 위해 능동적인 타원체 영역을 만들고 손 추적을 위한 영역을 타원체 영역의 안으로 제한했다. 제안된 시스템은 미리 정의된 기간 동안에 손 위치의 이동평균을 계산한다. 그리고 추적영역은 3차원 공간에 편성된 공분산에 기반한 사용자 손 움직임의 불확실성을 추정하여 통계적인 데이터에 따라 능동적으로 제어하였다. 또한 손 위치가 획득되었을 때, 손 제스처를 인식하기 위해 펼쳐진 손가락을 검출한다. 사용자 인터페이스 체제 기반의 시스템을 구현하여 복잡한 환경에서 다중의 대상들이 동시에 존재하는 경우이거나 일시적인 가려짐이 발생하는 경우에도 정확성을 보여 매우 안정적으로 동작할 수 있음을 보여주며, 약 24-30fps의 프레임 비율로 사용할 수 있는 가능성을 보여주었다.

• 재활복지공학회논문지
• /
• 제9권2호
• /
• pp.137-144
• /
• 2015

본 논문은 하지의 움직임을 측정하고 분석할 수 있는 관성센서 기반 보행분석 시스템에 관한 것이다. 본 시스템 구현을 위해 자이로스코프, 가속도계 및 지자계 신호를 이용한 자세 방위 측정장치 모듈을 일체형으로 개발하였으며, 다수의 모듈을 환자의 분절에 부착하여 공간상에서 각 분절의 방위각을 제공할 수 있도록 하였다. 또한 재활과 관련된 많은 응용에 있어 중요한 생체역학 측정값인 신체 분절간의 관절각을 추출하는 알고리즘을 제안하였다. 개발한 자세 방위 측정장치 모듈의 성능을 평가하기 위하여 3차원 공간상의 변위 및 방위를 밀리미터 해상도로 제공할 수 있는 Vicon을 참조 측정 시스템으로 이용하였으며, yaw와 pitch에서 1.08, 1.72도의 평균 제곱근 오차를 얻을 수 있었다. 보행 분석 시스템의 성능 검증을 위하여 7개의 AHRS 모듈을 하지에 부착하고 고관절, 무릎, 발목에 대한 관절각을 계산하여, Vicon과의 비교 실험을 수행하였다. 실험 결과 본 연구에서 개발한 시스템은 뇌졸중 후 회복단계 동안 사지 및 보행 동작을 실시간으로 분석, 제공함으로서 재활의 효과, 난이도 조절 및 피드백 요소를 제공할 수 있을 것으로 판단된다.

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

• 한국운동역학회지
• /
• 제27권3호
• /
• pp.189-195
• /
• 2017

Objective: The aim of this study was to examine the effect of foot landing type (forefoot vs. rearfoot landing) on kinematics, kinetics, and energy absorption of hip, knee, and ankle joints. Method: Twenty-five healthy men performed single-leg landings with two different foot landing types: forefoot and rearfoot landing. A motion-capture system equipped with eight infrared cameras and a synchronized force plate embedded in the floor was used. Three-dimensional kinematic and kinetic parameters were compared using paired two-tailed Student's t-tests at a significance level of .05. Results: On initial contact, a greater knee flexion angle was shown during rearfoot landing (p < .001), but the lower knee flexion angle was found at peak vertical ground reaction force (GRF) (p < .001). On initial contact, ankles showed plantarflexion, inversion, and external rotation during forefoot landing, while dorsiflexion, eversion, and internal rotation were shown during rearfoot landing (p < .001, all). At peak vertical GRF, the knee extension moment and ankle plantarflexion moment were lower in rearfoot landing than in forefoot landing (p = .003 and p < .001, respectively). From initial contact to peak vertical GRF, the negative work of the hip, knee, and ankle joint was significantly reduced during rearfoot landing (p < .001, all). The contribution to the total work of the ankle joint was the greatest during forefoot landing, whereas the contribution to the total work of the hip joint was the greatest during rearfoot landing. Conclusion: These results suggest that the energy absorption strategy was changed during rearfoot landing compared with forefoot landing according to lower-extremity joint kinematics and kinetics.

• 한국운동역학회지
• /
• 제25권1호
• /
• pp.29-37
• /
• 2015

Objective : The purpose of this study was to investigate the biomechanical properties of shock absorption strategy and postural stability during the drop landing for each types. Methods : The motions were captured with Vicon Motion Capture System, with the fourteen infra-red cameras (100Hz) and synchronized with GRF(ground reaction force) data(1000Hz). Ten male soccer players performed a drop landing with single-leg and bi-legs on the 30cm height box. Dependent variables were the CoM trajectory and the Joint Moment. Statistical computations were performed using the paired t-test and ANOVA with Turkey HSD as post-hoc. Results : The dominant leg was confirmed to show a significant difference between the left leg and right leg as the inverted pendulum model during Drop Landing(Phase 1 & Phase 2). One-leg drop landing type had the higher CoM displacement, the peak of joint moment with the shock absorption than Bi-leg landing type. As a lower extremity joint kinetics analysis, the knee joint showed a function of shock absorption in the anterior-posterior, and the hip joint showed a function of the stability and shock absorption in the medial-lateral directions. Conclusion : These findings indicate that the instant equilibrium of posture balance(phase 1) was assessed by the passive phase as Class 1 leverage on the effect of the stability of shock absorption(phase 2) assessed by the active phase on the effect of Class 2 leverage. Application : This study shows that the cause of musculo-skeletal injuries estimated to be focused on the passive phase of landing and this findings could help the prevention of lower damage from loads involving landing related to the game of sports.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제36권11호
• /
• pp.1105-1110
• /
• 2012

척추는 인간의 근골격계 건강에 큰 영향을 미치는 신체 부위 중 하나이다. 최근에 고령화 사회에 진입하게 되면서 요통과 같은 척추 질환이 급속하게 증가하고 있다. 이러한 척추 질환의 요인에는 선천적인 척추 장애나 스포츠 및 교통사고의 부상뿐만 아니라 일상생활에서 반복적으로 취하는 나쁜 자세도 포함된다. 잘못된 척추 자세는 척추 디스크에 압력을 주어 퇴행성 변화를 가져옴으로써 척추를 변형시키고 척추질환을 일으킨다. 따라서 본 연구에서는 여러 나쁜 자세를 취했을 때 흉추와 요추 관절의 3 차원 관절 각도를 분석하였다. 그 결과로부터 일상생활에서의 나쁜 자세가 굽힘/신전, 측면 굽힘, 축 회전 방향으로 척추 관절에 각도 변형을 일으키고 정상범위에서 벗어날 수 있음을 알 수 있었다. 향후 연구로써 척추관절의 각도변화가 디스크와 인대 및 근육 등에 미치는 영향에 대한 연구가 필요하다 생각된다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제41권3호
• /
• pp.153-160
• /
• 2017

보행 분석은 다양한 지형에서 수행되고 있으나 지형이 변화되는 시점에서의 보행 분석 연구는 보고된 바 없다. 본 연구의 목적은 삼각경사 보행 시 지형이 변화되는 시점에서 발목 및 무릎 관절의 운동학과 운동역학을 평지 보행과 비교 분석하는 것이다. 3차원 동작분석 시스템과 지면 반력기를 사용하여 성인 남성 18명의 하지 운동학 및 운동역학 자료를 획득하였다. 삼각경사 보행에서 최대 발목 배측굴곡각 및 모멘트와 최대 무릎 신전 모멘트가 평지보행과 비교하였을 때 증가하였다(p<0.05). 삼각경사의 상승경사 보행 시 $50^{\circ}$가 넘는 무릎 굽힘각과 그 시기에 발생하는 큰 무릎 신전 모멘트는 슬개대퇴증후군의 위험을 높일 수 있을 것으로 보인다. 또한 삼각경사의 하강경사 보행에서 증가된 발목 배측굴곡 운동범위는 비복근과 아킬레스건 부상 위험을 높일 수 있을 것으로 보인다.

• Safety and Health at Work
• /
• 제11권3호
• /
• pp.307-313
• /
• 2020

Background: Many tasks in industrial and health care setting are involved with pushing and pulling tasks up or down on a ramp. An efficient method of moving cart which reduces the risk of low back pain should be concerned. This study aimed to investigate the effects of handling types (HTs) and slope on lumbar spinal load during moving a cart on a ramp. We conducted a 2 × 2 × 4 factorial design with three main factors: 2 HTs, 2 handling directions of moving a cart and 4 degrees of ramp slope. Methods: Thirty healthy male workers performed 14 tasks consist of moving a cart up and down on the ramp of 0°, 10°, 15°, and 20° degrees with pushing and pulling methods. Joint angles from a 3D motion capture system combined with subject height, body weight, and hand forces were used to calculate the spinal load by the 3DSSPP program. Results: Our results showed significant effect of HT, handling directions and slope on compression and shear force of the lumbar spine (p < 0.001). When the ramp gradient increased, the L4/5 compression forces increased in both pushing and pulling (p < 0.001) Shear forces increased in pulling and decreased in pushing in all tasks. At high slopes, pulling generated more compression and shear forces than that of pushing (p < 0.01). Conclusion: Using the appropriate technique of moving a cart on the ramp can reduce the risk of high spinal load, and the pushing is therefore recommended for moving a cart up/down on ramp gradients.

• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
• /
• 제26권4호
• /
• pp.9-15
• /
• 2020

가상 현실(VR)에서 사용자와 동일한 아바타를 시각화하는 것은 몰입도를 증가시킨다. 가상 현실 기술이 발달함에 따라 여러 사용자들의 가상 소셜 네트워킹과 말하는 아바타를 포함하는 다양한 어플리케이션이 늘어난다. 보급형 가상현실 기기에서 사용자의 얼굴 전체와 몸 동작 캡처를 위한 디바이스 정보가 부족하기 때문에 대부분의 가상현실 애플리케이션은 대화하는 얼굴과 몸을 나타내지 않는다. 우리는 오디오와 동기화되어 대화하는 가상 얼굴을 위해, 가상현실 어플리케이션을 대상으로 하는, 새로운 방법을 제안한다. 우리의 시스템은 단일 사용자 애플리케이션에서 사용자 자신과 동기화된 아바타를 실험한다. 단일 사용자 환경에서는 자신의 아바타를 미러링 하고 다중 사용자 환경에서 동기화된 대화 파트너를 시각화 하여 동기화된 대화 아바타의 구현한다. 우리는 사실적으로 대화하는 아바타가 동기화되지 않은 말하는 아바타나 보이지 않는 아바타보다 더 영향력이 있다는 것을 사용자 스터디로 검증한다.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제39권2호
• /
• pp.179-185
• /
• 2015

가속도계의 신호는 운동체의 가속도와 다르며, 운동체의 자세가 변화하는 경우 가속도계 단독으로 센서가속도를 계측할 수 없다. 본 논문에서는 3 축 가속도계와 3 축 자이로스코프로 구성된 6 축관성센서 신호를 바탕으로 운동체의 자세가 지속적으로 변화하는 가운데 가속도를 정확히 추정할 수 있는 칼만필터를 제안한다. 제안하는 알고리즘은 센서의 자세뿐 아니라 센서가속도가 상태벡터의 일부로 설정되어 있는 새로운 구조의 칼만필터로써, 센서 가속도를 명시적으로 정확히 구할 수 있다. 제안된 필터는 다양한 조건하에서 광학모션캡쳐시스템을 이용하여 그 정확성이 검증되었는데, 최신 Xsens MTw 센서와 동등수준의 성능이었다. 제안된 알고리즘은 6 축 관성센서를 바탕으로 운동체의 가속도 추정이 필요한 다양한 모션센서 응용분야에 적용될 수 있다.