Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.17
no.5
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pp.505-511
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2011
In this paper, we have developed an automatic velocity control system of a small-sized commercial treadmill (belt length of 1.2 m and width of 0.5 m) which is widely used at home and health centers. The control objective is to automatically adjust the treadmill velocity so that the subject's position is maintained within the track when the subject walks at a variable velocity. The subject's position with respect to a reference point is measured by a low-cost sonar sensor located on the back of the subject. Based on an encoder sensor measurement at the treadmill motor, a state feedback control algorithm with Kalman filter was implemented to determine the velocity of the treadmill. In order to reduce the unnatural inertia force felt by the subject, a predefined acceleration limit was applied, which generated smooth velocity trajectories. The experimental results demonstrate the effectiveness of the proposed method in providing successful velocity changes in response to variable velocity walking without causing significant inertia force to the subject. In the pilot study with three subjects, users could change their walking velocity easily and naturally with small deviations during slow, medium, and fast walking. The proposed automatic velocity control algorithm can potentially be applied to any locomotion interface in an economical way without having to use sophisticated and expensive sensors and larger treadmills.
In this paper, a control algorithm is discussed when the quadruped walking robot walks over the unknown soft ground. Firstly, it estimated the relationship between the foot force and the ground sinkage at the leg-placing phase. Secondly, the generated soil property is applied to the leg-supporting phase. If the attitude angle is changed by incorrect ground sinkage compensation, the control algorithm adjusts the attitude angle using simplified orientation orientation matrix.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2004.10a
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pp.648-651
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2004
Biped robot has better mobility than other mobile robot, but it is hard to maintain balance during walking. In order to maintain balance, stability analysis is a key point for a biped robot. The zero moment point analysis has been used most in stability analysis. In this paper, we propose different method of stability analysis using wrench system. It is possible to generate a wrench system by applying a force along an axis in space and simultaneously applying a moment about the same axis. Wrench system is equivalent to a force and moment applied along the same axis. We compare the result of wrench system analysis with that of zero moment analysis in biped robot stability using simulation program.
Journal of Korean Institute of Industrial Engineers
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v.17
no.2
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pp.39-50
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1991
The movement of human beings - walking, running, jumping and climbing, etc. - have long been of scientific interest. In particular, the science of human walking is called gait analysis. Various instruments have been developed to assist in the study of human gait. Recently gait analysis techniques are used in medical research to investigate the abnormalities of pathological gait. In this study, we constructed a comprehensive gait analysis system consisting of a walkway, a force platform, foot-switches and an ExpertVision motion analysis system. Time-distance gait parameters and vector diagrams can be analyzed by a special application program called Force Analysis System(FOANAS). Using quantitative discrimination of this system, the gait characteristic parameters of normal and pathological gait is facilitated.
Walking robot is able to move in regular or irregular terrain. It can walk that change adaptive algorithms according to the terrain. Existing papers about adaptive gaits of blind robot are based on intelligent foothold selection. However, this paper proposes a algerian that is based on the variations of stroke and period to adapt the irregular terrain. If thus adaptive algorithms is used, robot can maintain periodic gait walking and constant speed using only force sensor even in the irregular terrain without external sophisticated sensor. In this paper Quadruped robot with 2 DOF in each leg, is walk experiment with the wave gait in regular and irregular terrain. So the adaptive algorithm is proved useful through walk experiment.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.24
no.4
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pp.299-309
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2014
When biped robots make turns, the ability to walk stably and precisely along any circular path is crucial. In this context, inverse kinematics solutions are found for accurate gait realization, and new zero moment point(ZMP) equations are derived with respect to the cyclindrical coordinate system to facilitate generation of stable walking patterns. Then, appropriate steady and transitional walking patterns are both proposed in form of time functons. Subsequently, walking patterns for a path but of different speeds are generated using the functions and associated formulas, and preliminarily checked for stability based on the ZMP equations. Upon comparison of those cases, one can see how and when robots may fall down during circular walking. Finally, those patterns are put to test on the sample robot by ADAMS(R) along with the inverse kinematics solutions and a new balance control scheme compensating for insufficient stability particulary during the initial transition period. Test results show that the robot can walk along the circular path as predicted at a resonably high speed despite the distributed mass and ground contact effects, validating effectiveness of the suggested approach.
Ahn Seung Chan;Hwang Sung Jae;Kang Sung Jae;Kim Young Ho
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.21
no.10
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pp.196-203
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2004
In this study, a new gait phase detection system using both FSR(Force Sensing Resister) sensors and a gyrosensor was developed to detect various gait patterns. FSR sensors were put in self-designed shoe insoles and a gyrosensor was attached to the posterior aspect of a shoe. An algorithm was also developed to determine eight different gait transitions among four gait phases: heel-strike, foot-flat, heel-off and swing. The developed system was compared with the conventional gait phase detection system using only FSR sensors in various gait experiments such as level walking, fore-foot walking and stair walking. In fore-foot walking and stair walking, the developed system showed much better accuracy and reliability to detect gait phases. The developed gait phase detection system using both FSR sensors and a gyrosensor will be helpful not only to determine pathological gait phases but to apply prosthetics, orthotics and functional electrical stimulation to patients with gait disorders.
Hong, Yoon No Gregory;Jeong, Jiyoung;Kim, Pankwon;Shin, Choongsoo S.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.41
no.3
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pp.153-160
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2017
Gait analysis has been conducted in various environments, but the biomechanics during the transition from uphill walking to downhill walking have not been reported. The purpose of this study is to investigate the knee and ankle joint kinematics and kinetics during walking on a triangle-shaped slope compared with those during level walking. Kinematic and kinetic data of eighteen participants were obtained using a force plate and motion capture system. The greater peak ankle dorsiflexion angle and moment and the peak knee extension moment were observed (p<0.05) during both uphill and downhill walking on the triangle-shaped slope. In summary, uphill walking on a triangle-shaped slope, which showed a peak knee flexion of more than $50^{\circ}$ with greater peak knee extension moment, could increase the risk of patellofemoral pain syndrome. Downhill walking on a triangle-shaped slope, which involved greater ankle dorsiflexion excursion and peak ankle dorsiflexion, could cause gastrocnemius muscle strain and Achilles tendon overuse injury.
This study aims to provide a scientific basis for the abstract beauty of dance by analyzing the effects of controlling the breath during the walking motion of Korean dance. The objective of the study is to determine the significance of breathing during Korean dance, as it is externally expressed and technologically segmented, let alone the internal beauty of Korean dance. The results of this study show that the position of the body center and ASIS during the walking motion that uses breath was lower than that of the walking motion that does not use the breath. In addition, in each replacement of the knee joint and ankle joint, a narrow angle, in which bending is used a lot, appeared during the walking motion that uses the breath, but not during the walking gesture that does not use the breath. This occurred during the bending motion. In the first peak point, the vertical ground reaction force during the walking motion that uses the breath was higher than that during the walking motion that does not use the breath.
Jang-hoon Shin;Hye-Kang Park;Joonyoung Jung;Dong-Woo Lee;Hyung cheol Shin;Hwang-Jae Lee;Wan-hee Lee
Physical Therapy Rehabilitation Science
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v.13
no.2
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pp.152-162
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2024
Objective: This study was conducted to analyze the effect of wearable Electromyography-controlled functional electrical stimulation (EMG-controlled FES) System on Gait Function and cardiopulmonary metabolic efficiency during walking in older adults. Design: Cross-section study Methods: Total 22 older adult participants suitable to selection criteria of this study participated in this study. The EMG-controlled FES System, which functions as a wearable physical activity assist FES system was used. All participations performed randomly assigned two conditions (Non-FES assist [NFA], FES assist [FA]) of walking. In all conditions, spatio-temporal parameters and kinematics and kinetics parameters during walking was collected via 3D motion capture system and 6 minutes walking test (6MWT) and metabolic cost during walking and stairs climbing was collected via a portable metabolic device (COSMED K5, COSMED Srl, Roma, Italy). Results: In Spatio-temporal parameters aspects, The EMG-controlled FES system significantly improved gait functions measurements of older adults with sarcopenia at walking in comparison to the NFA condition (P<0.05). Hip, knee and ankle joint range of motion increased at walking in FA condition compared to the NFA condition (P<0.05). In the FA condition, moment and ground reaction force was changed like normal gait during walking of older adults in comparison to the NFA condition (P<0.05). The EMG-controlled FES system significantly reduced net cardiopulmonary metabolic energy cost, net energy expenditure measurement at stairs climbing (P<0.05). Conclusions: This study demonstrated that EMG-controlled FES is a potentially useful gait-assist system for improving gait function by making joint range of motion and moment properly.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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