Objective : The purpose of this study was to conduct biomechanical analysis of varying backpack loads on the lower limb movements during downhill walking over $-20^{\circ}$ ramp. Method : Thirteen male university students (age: $23.5{\pm}2.1yrs$, height: $175.7{\pm}4.6cm$, weight: $651.9{\pm}55.5N$) who have no musculoskeletal disorder were recruited as the subjects. Each subject walked over $20^{\circ}$ ramp with four different backpack weights (0%, 10%, 20% and 30% of body weight) in random order at a speed of $1.0{\pm}0.1m/s$. Five digital camcorders and two force plates were used to obtain 3-d data and kinetics of the lower extremity. For each trial being analyzed, five critical instants were identified from the video recordings. Ground reaction force, loading rate, decay rate, and resultant joint moment of the ankle and the knee were determined by the inverse dynamics analysis. For each dependent variable, one-way ANOVA with repeated measures was used to determine whether there were significant differences among four different backpack weight conditions (p<.05). When a significant difference was found, post hoc analyses were performed using the contrast procedure. Results : The results of this study showed that the medio-lateral GRFs at RHC in 20% and 30% body weight were significantly greater than the corresponding value in 0% of body weight. A consistent increase in the vertical GRFs as backpack loads increased was observed. The valgus joint movement of the knee at RTO in 30% body weight was significantly greater than the corresponding values in 0% and 10% body weight. The increased valgus moment of 30% body weight observed in this phase was associated with decelerating and stabilizing effects on the knee joint. The results also showed that the extension and valgus joint moments of the knee were systematically affected by the backpack load during downhill walking. Conclusion : Since downhill walking while carrying heavy external loads in a backpack may lead to excessive knee joint moment, damage can occur to the joint structures such as joint capsule and ligaments. Therefore, excessive repetitions of downhill walking should be avoided if the lower extremity is subjected to abnormally high levels of load over an extended period of time.
Park, Jang-Sung;Seo, Sam-Ki;Lee, Sang-Ho;Jung, Hwa-Su;Lim, Jae-Heon
Journal of the Korean Academy of Clinical Electrophysiology
/
v.8
no.2
/
pp.33-37
/
2010
Purpose : We investigated the effects of the insole types on lower leg muscle activation during treadmill walking. The three insole types investigated for this study were normal insole, medial wedge insole, and viscoheel. Methods : Participants were assigned into three groups. People with foot transformation were excluded from this study. Each participant walked for ten minutes. The first day we applied a normal insole. On the second day, a medial wedge insole was applied. Finally, on the last day a viscoheel was applied. After walking on a treadmill for ten minutes, we measured muscle activation in lower leg muscles (gastrocnemius and tibialis anterior). Surface electromyography (EMG) was used to measure muscle activity. The data were analyzed using one-way analysis of variance (ANOVA) with repeated measures to determine the statistical significance. Results : The results of this study were summarized as follows. While walking on the treadmill, root mean square (RMS) values of the gastrocnemius when the viscoheel was applied were significantly lower than the other insole types. There was no significant difference for the RMS values for the tibialis anterior using viscoheel. The normal insole and viscoheel insole were significantly different in a post hoc analysis. However, there was no significant difference for normal insole and medial wedge insole. Conclusion : Using a viscoheel insole decreases muscle activity of the lower leg. Therefore, in conclusion, the viscoheel insole type reduces the load on the lower leg during walking.
This paper proposes suitable gait generation for dynamic walking of biped robot with varying load in real time. Author proposes the relationship between ZMP(Zero Moment Point) and measurement from FSR(Force Sensing Register). Simplifying this relationship, it is possible to reduce the computational time and control the biped robot in real time. If the weight of the biped robot varies in order to move some object, then joint trajectories of the the biped robot must be changed. When some object is loaded on the biped robot in it's home position, FSRs can measure the variation of weight. Evaluating the relations between varying load and stable gait of the biped robot, it can walk adaptively. This relation enables the biped robot to walk properly with varying load. The simulation is also represented in this paper which shows proposed relationships.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
/
v.41
no.9
/
pp.825-837
/
2017
This paper describes a novel type of a walking rehabilitation robot that applies robot technologies to crutches used by patients with walking difficulties in the lower body. The primary features of the developed robot are divided into three parts. First, the developed robot is worn on the patient's chest, as opposed to the conventional elbow crutch that is attached to the forearm; hence, it can effectively disperse the patient's weight throughout the width of the chest, and eliminate the concentrated load at the elbow. Furthermore, it allows free arm motion during walking. Second, the developed robot can recognize the walking intention of the patient from the magnitude and direction of the ground reactive forces. This is done using three-axis force sensors attached to the feet of the robot. Third, the robot can perform a stair walking function, which can change vertical movement trajectories in order to step up and down a single stair according to the floor height. Consequently, we experimentally showed that the developed robot can effectively perform walking rehabilitation assistance by perceiving the walking intention of the patient. Moreover we quantitatively verified muscle power assistance by measuring the electromyography (EMG) signals of the muscles of the lower limb.
The applications of smartphones or other portable smart devices have dramatically changed people's lifestyle. Researchers have been investigating useage of smartphones for structural health monitoring, earthquake monitoring, vibration measurement and human posture recognition. Their results indicate a great potential of smartphones for measuring pedestrian-induced loads like walking, jumping and bouncing. Smartphone can catch the device's motion trail, which provides with a new method for pedestrain load measurement. Therefore, this study carried out a series of experiments to verify the application of the smartphone for measuring human-induced load. Shaking table tests were first conducted in order to compare the smartphones' measurements with the real input signals in both time and frequency domains. It is found that selected smartphones have a satisfied accuracy when measuring harmonic signals of low frequencies. Then, motion capture technology in conjunction with force plates were adopted in the second-stage experiment. The smartphone is used to record the acceleration of center-of-mass of a person. The human-induced loads are then reconstructed by a biomechanical model. Experimental results demonstrate that the loads measured by smartphone are good for bouncing and jumping, and reasonable for walking.
In this study, a composite material frame was designed to increase the energy harvesting efficiency of polyvinylidene fluoride (PVDF) ribbon harvesters which are installed inside smart shoes. In order to minimize the amount of deformation in the load direction of the frame, it was designed using carbon continuous fiber composites and its complex shaped structure was manufactured using a 3D printer. In order to calculate the amount of deformation of the insole and midsole of the shoes under the condition of the load generated during walking, the insole and midsole were modeled using the distributed spring elements. Using finite element analysis, the elongation of ribbon-type harvesters mounted on smart shoes was calculated during walking. It is expected that the predicted elongation of the harvester can be utilized to increase the energy harvesting efficiency of smart shoes.
In search for a method of evaluating the cardiopulmonary function. 74 male and 33 female volunteers ages $18{\sim}25$ were subjected to this study The subjects walked on a treadmill at speed of 2,4,6 and 8km/hr with 0,5,10,15,20 and 25% grade of inclination, respectively, for a measurement of heart rate and oxygen-pulse. Heart rate was measured every 5 seconds at resting state and during walking by telemetric method using Heart Checker 108 System (Senoh Co., Japan). Oxygen concentration was measured by Douglas bag method collecting expired air for 5 minutes at rest, and for 2 minutes at the end of each walking exercise. Oxygen concentration in an expired air was analyzed with Orzat gas analyser and expressed in terms of STPD. Oxygen-pulse was defined as an amount of oxygen consumed at every heart at a cellular level. The followings were the results obtained from this study. 1. Mean values of oxygen-pulse at resting state was $3.1{\pm}0.11ml/beat$ in male and $2.5{\pm}0.87ml/beat$ in female, respectively. 2. Mean values of oxygen-pulse during treadmill walking were increased in proportion with the load of exercise, namely, the speed and grade of inclination, from minimum of 7.1ml/beat upto maximum of 18.2ml/beat in male and from minimum of 4.2ml/beat upto maximum of 12,7ml/beat in female. 3. Both linear and logarithmic regressional relationships between oxygen-pulse and speed of walking and grade of inclination were observed in both sexes. Predicted values of oxygen-pulse by logarithmic regressional formula on speed and on grade of inclination were better coincided with the measured values than those predicted by the linear regressional formula.
Journal of rehabilitation welfare engineering & assistive technology
/
v.10
no.1
/
pp.65-72
/
2016
In this study, a fully active transfemoral prothesis with a knee joint is designed considering stair walking conditions. Since the torque at the knee joint required for stair walking condition is relative high compared with the one in normal walking condition, the proposed design has high torque generating mechanism. Moreover, the transfemoral prothesis is designed in compact size to reduce its weight, which is related to comfortable fit and fatigue of patients. Flat type BLDC motor is used for simple and compact structure and various components are used to generate required torque with target working angle and speed. The weight reduction of structure is carried out using optimization method after the initial design process is complete. The optimization is conducted under the load conditions of stair walking. The optimized design is validated via finite element analysis and experiments. As a result, the weight is reduced using topology and shape optimization but maintaining the safety of structure. Also the space efficiency is improved due to its compact size.
In this study, the concept of autonomous mobility is applied to a medical service robot. The aim of the development of the service robot is for the elderly assisting walking rehabilitation. This study aims that the service robot design parameter is proposed in ergonomic view. The walking assistant path pattern is derived from analyzing the elderly gait analysis. A lever is installed in the AMR in order to measure the pulling force and the leading force of the elderly. A lever mechanism is applied for walking assistant service of the AMR. This lever is designed for measuring the leading force of the elderly. The elderly adjusts the velocity of the robot by applying force to the lever. The action scope and the service mechanism of the robot are developed for considering and analyzing the elderly action patterns. The ergonomic design parameters, that is, dimensions, action scope and working space are determined based on the elderly moving scope. The gait information is acquired by measuring the guide lever force by load cells and working pattern by the electromyography signal.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
/
v.27
no.1
/
pp.5-13
/
2017
Noise complaints among neighbors in apartment building are mainly caused by floor impact noise that is structure born noise due to occupant induced floor vibration. To control this noise problems many researchers have investigated floor systems and finishing materials. Light-weight impact noise affects by finishing materials, but heavy-weight impact noise induced by heel impacts during normal walking or jumping of children is concerned with structural system and floor vibration. To figure out the characteristics of floor impact noise and transmission of floor vibration due to human activities, vibration tests were conducted in apartment buildings. Impact hammer, heel drop and walking activities were loaded at center of upstairs living room, and accelerations of slabs for both upstairs and downstairs and sound pressure levels for downstairs were measured. The acceleration ratio of transmitted floor vibration to downstairs and human induced vibration in upstairs was between 0.5 and 1.0 according to slab size, wall, and load type. And floor impact noise occurred in the range of natural frequency of slab.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.