Purpose: This study examined the characteristics of gait in patients with chronic low back pain. Methods: The subjects were out-patients suffering from chronic low back pain at the department of physical therapy, B hospital in Seoul. Gait analysis was performed by dividing the subjects into two groups. The study and control group comprised 15 chronic low back pain patients and 14 healthy people, respectively. Gait analysis was performed using a VICON 512 Motion Analysis System to obtain the spatio-temporal and kinematic parameters. Results: First, there was a significant difference in the spatio-temporal parameters between the two groups (p<0.05). Second, the study group showed significant differences in the kinematic parameters during the stance phase (p<0.05). Third, there were significant differences in kinematic parameters in the study group during the swing phase (p<0.05). Conclusion: The gait pattern of patients with chronic low back pain is characterized by more rigid patterns. Compared to the control group, there was a decrease in the spatio-temporal parameters and kinematic parameters in patients with chronic low back pain. These findings are expected to play a role as basic data and to form a rehabilitation program for low back pain patients.
In this study, a car-door-controlled collision protection system using proximity sensor is proposed and its preliminary analysis and several preliminary experiments are conducted. The proposed system has three additional sub-components on the car-door that is, a pair of extra electro-magnetic actuator that are attached to the sliding bar of the open/close car-door four-bar mechanism, a proximity sensor that would be attached to the outside surface of the door which is likely to frequently contact to the object and a driving control circuit of the whole system. A proximity sensor is used to detect object close to the car-door, the driving control circuit provides actuating power command to the electro-magnets to generate braking force to stop the swing motion of the car-door. It is verified through kinematic analysis of the four-bar car-door open/close mechanism and through experiments that the magnitude of maximum electronic magnetic force could provide the braking force enough for this application. For this purpose, an electro-magnet driving circuit is implemented and tested. And also to increase the safety of the system a time delay circuit is implemented and tested.
본 연구의 목적은 낙상 예방을 위한 12주간의 수중 운동 수행 후 장애물 보행의 특성을 운동학 및 운동역학적으로 분석하는 것이다. 여성 노인 8명이 참여하였으며, 대상자들은 수중 운동 전 후에 네 높이의 장애물(0, 2.5, 5.1, & 15.2cm)을 자기선호 속도로 넘었다. 수중 운동 수행 후 고관절의 최대각, 최소각, ROM(Range Of Motion)이 유의하게 증가하였으며, Swing 과 Stance 국면에서 소요시간은 줄어들었다. 수중 운동 후 모든 높이에서 보폭은 유의하게 증가하였고, 보간은 줄어들었다. 수중 운동 후 장애물을 넘는 순간 장애물과 오른발 사이의 수직 최단거리는 증가하였고(15.2cm 장애물 제외), 장애물을 넘는 속도는 증가하였다. 수중 운동 수행 후 제동력, 추진력, 제동 운동량, 추진 운동량은 통계적으로 유의하게 변화하였다. 12주간의 수중 운동은 여성 노인의 근력과 평형성을 향상시켰으며 이는 낙상과 관련된 장애물 보행의 운동학 및 운동역학적 변인의 변화를 가져와 여성 노인들이 장애물을 안전하고 신속하게 넘을 수 있었다. 따라서 노인에게 보행 능력 향상과 낙상 예방 운동으로 수중 운동이 추천된다.
In this study, we developed an active ankle-foot orthosis(AAFO) which can control dorsi/ plantar flexion of the ankle joint to prevent foot drop and toe drag during walking. 3D gait analyses were performed on five healthy subjects under three different gait conditions: the normal gait without AFO, the SAFO gait with the conventional plastic AFO, and the AAFO gait with the developed AFO. As a result, the developed AAFO preeminently induced the normal gait compared to the SAFO. Additionally, AAFO prevented foot drop by proper plantarflexion during loading response and provided enough plantarflexion moment as a driving force to walk forward by sufficient push-off during pre-swing. AAFO also could prevent toe drag by proper dorsiflexion during swing phase. These results indicate that the developed AAFO may have more clinical benefits to treat foot drop and toe drag, compared to conventional AFOs, and also may be useful in patients with other orthotic devices.
본 논문은 편마비 환자나 장애인의 보행을 지원하는 외골격 로봇에 대해 연구하였다. 2축 자유도를 가진 외골격 로봇 개발 및 관절 운동에 대해 테스트 하였다. 정상적인 사람으로부터 얻어진 EMG 신호를 분석하고, 편마비 환자를 정상적인 사람처럼 보행 할 수 있도록 보조 로봇을 편리하고 자동화된 보행이 되도록 제어신호를 추출 하였다. 편마비 환자의 보행을 위한 기능적 전기 자극(FES)를 사용하는 목적이 손상된 기능을 복원하는 것이다. 그러나 이것은 사용을 잘못하면 환자에게 치명적인 전기 충격을 줄 수 있거나 지속적인 자극으로 근육피로의 원인이 될 수 있다. 최소한의 근육 피로도로 편마비 환자의 편리한 걸음은 제어 신호로 외골격 보조 로봇의 조작을 통해 가능성을 제시하였다. 보행 보조 외골격로봇은 FES 자극기를 사용하는 것보다 보다 효율적으로 동작할 수 있음을 보였다. 본 연구 실험은 앉아, 서, 걷기같이 우리의 생활에 보통의 움직임을 수행하고, 버튼스위치, 피에조 센서와 특별히 피드백 제어 시스템은 부드러운 보행 모션이 되도록 하였다. 그리고 실험결과도 건강한 다리의 근전도 신호를 편마비 환자의 손상된 다리의 보조로봇 시스템의 동작신호로 이용하여 편리하게 이동할 수 있음을 보여준다.
The purpose of this study is to explain developmental process of gait via angle-angle diagram to understand how coordinated relationships and control change with age. Twenty four female children, from one to five years of age were the test subjects for this study, and their results were compared to a control group consisting of twenty one adult females. The Vicon 370 CCD camera, VCR, video timer, monitor, and audio visual mixer was utilized to graph the gait cycle for all test subjects. Both coordinated Intra-limb relationships, and range of motion and timing according to quadrant were explained through the angle angle diagram. Movement in the sagittal plane showed both coordinated relationships and control earlier than movement in the coronal or transverse plane. In the sagittal plane, hip and Knee coordinated relationships developed first (from one year of age.) Coordinated relationships in the Knee and ankle and hip and ankle developed next, respectively. Both hip and ankle and knee and ankle development were inhibited by the inability of children to completely perform plantar flexion during the swing and initial double limb support phases. Children appeared to compensate for this by extending at their hip joint more than adults during the third phase, final double limb support. In many cases the angle angle diagram for children had a similar shape as adult's angle angle diagram. This shows that children can coordinate their movements at an early age. However, the magnitudes and timing of children's angle angle diagrams still varied greatly from adults, even at five years of age. This indicates that even at this age, children still do not possess full control of their movements.
This paper describes the control system to suppress the load pendulation using tagline for the floating crane. Dynamic equation of motion of the floating crane and the load is derived using Newton's 2nd law and free body model. The floating crane and the load are assumed that they move in center plane. Each rigid body has 3 DOF (surge, heave, pitch), because it moves in two directions and rotates. Then, this system, which is composed of two rigid bodies, has 6 DOF. The gravitational force, the hydrostatic force, the hydrodynamic force and the tension of the wire rope are considered as external forces, which affect to the floating crane. To suppress the pendulation of the load, the tagline, which connects between the load and the float crane, is applied to the system. The tagline is composed of the spring and the wire rope. Proportional and Derivative control is used as a linear control algorithm. The results of the numerical analysis of the 3,600 ton floating crane show that the tagline system is effective to suppress the load pendulation.
Objective: The main purpose of this study was to investigate the effects of wearing an ankle weight belt while performing gait in water by focusing on the effect of using ankle weights have on the gait kinematics and the muscle activities for developing optimum training strategies. Method: A total of 10 healthy male university students were recruited for the study. Each participant was instructed to perform 3 gait conditions; normal walking over ground, walking in water chest height, and walking in water chest height while using ankle weights. All walking conditions were set at control speed of $4km/h{\pm}0.05km/h$. The depth of the swimming pool was at 1.3 m, approximately chest height. The motion capture data was recorded using 6 digital cameras and the EMG was recorded using waterproof Mini Wave. From the motion capture data, the following variables were calculated for analysis; double and single support phase (s), swing phase (s), step length (%height), step rate (m/s), ankle, knee, and hip joint angles ($^{\circ}$). From the electromyography the %RVC of the lower limb muscles medial gastrocnemius, rectus femoris, erector spinae, semitendinosus, tibialis anterior, vastus lateralis oblique was calculated. Results: The results show significant differences between the gait time, and step length between the right and left leg. Additionally, the joint angular velocities and gait velocity were significantly affected by the water resistance. As expected, the use of the ankle weights increased all of the lower leg maximum muscle activities except for the lower back muscle. Conclusion: In conclusion, the ankle weights can be shown to stimulate more muscle activity during walking in chest height water and therefore, may be useful for rehabilitation purposes.
항만의 하역 향상성을 위해 그동안 컨테이너 크레인의 작업효율을 높이는 연구가 진행되어 왔다. 특히 화물이 목표치에 도달했을 때 흔들림을 단시간에 제어하는 데 초점이 맞추어져 왔다. 일반적으로 컨테이너 크레인을 제어하기 위해서 PID 제어나 LQ제어가 주로 사용되었는데, 이는 제어기 설계가 용이하고, 주어진 제어 환경 하에서 우수한 제어성능을 발휘하기 때문이다. 본 연구에서는 LQ 제어의 관점에서 실수코딩 유전알고리즘을 이용한 상태 피드백 제어기의 설계 방법을 제안한다. 즉, 실수코딩 유전알고리즘을 이용하여 상태 피드백 이득을 탐색하는 방법이다. 실수코딩 유전알고리즘은 주어진 목적함수가 최소가 되도록 상태 피드백 이득을 최적으로 탐색한다 컴퓨터 시뮬레이션은 이렇게 탐색한 상태 피드백 이득을 컨테이너 크레인의 선형 및 비선형 모델에 적용하여 그 유효성을 확인한다.
컨테이너 크레인은 항만전체 하역 효율에 큰 영향을 미치는 하역 장비로서 그동안 컨테이너 크레인의 작업효율을 높이는 연구가 진행되어 왔다. 특히 화물이 목표치에 도달했을 때 흔들림을 단시간에 제어하는 데 초점이 맞추어져 왔다. 일반적으로 컨테이너 크레인을 제어하기 위해서 PID제어나 LQ제어가 주로 사용되었는데, 이는 제어기 설계가 용이하고, 주어진 제어 환경 하에서 우수한 제어성능을 발휘하기 때문이다. 본 연구에서는 LQ 제어의 관점에서 실수코딩 유전알고리즘을 이용한 상태 피드백 제어기의 설계 방법을 제안한다. 즉, 실수코딩 유전알고리즘을 이용하여 상태 피드백 이득을 탐색하는 방법이다. 실수코딩 유전알고리즘은 주어진 목적함수를 최소가 되도록 상태 피드백 이득을 최적으로 탐색한다. 컴퓨터 시뮬레이션은 이렇게 탐색한 상태 피드백 이득을 컨테이너 크레인의 선형 및 비선형 모델에 적용하여 그 유효성을 확인한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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