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박용재(Yong-Jai Park) 한국산학기술학회 2020 한국산학기술학회논문지 Vol.21 No.5
수중 로봇의 가장 기본 성능이라 할 수 있는 동적 성능인 유영속도와 동적 효율 향상을 위해 수중생물을 모사한 로봇들이 주로 연구되고 있다. 그중에서 생체모사 소프트 로봇은 유연한 꼬리지느러미를 적용함으로써 높은 자유도를 구현할 수 있다. 다만, 유연한 구동부의 효율을 높이기 위해서는 구동 주파수에 맞추어 꼬리지느러미의 강성이 바뀌어야 한다. 따라서, 연구를 통해 새로운 형태의 가변강성 메커니즘을 구현하고, 이를 연구 과정에서 검증하였다. 본 연구에서는 실제 돌고래의 해부도에서 영감을 얻어, 가변강성 메커니즘을 적용한 돌고래 로봇을 새로이 설계하고 제작하는 과정을 기술하였다. 실제 돌고래의 척추 모양을 모사하여, 절삭과 적층형 공정으로 가변강성 구동부를 제작하였다. 로봇 돌고래를 구동하기 위한 텐던도 실제 돌고래의 텐던 위치를 고려하여 배치하였으며, 추가로 강성 변화를 위한 텐던을 설치하였다. 돌고래의 유선형 외형을 모사하여 로봇 돌고래를 제작하였고, 강성 변화에 따른 로봇 돌고래의 유영속도를 측정하였다. 동일한 구동 주파수에 꼬리지느러미 구동부의 강성을 변화시켰을 때, 로봇 돌고래의 유영속도의 차이가 약 1.24배, 추력으로는 약 1.5배 변화하였다. Bio-inspired underwater robots have been studied to improve the dynamic performance of fins, such as swimming speed and efficiency, which is the most basic performance. Among them, bio-inspired soft robots with a compliant tail fin can have high degrees of freedom. On the other hand, to improve the driving efficiency of the compliant fins, the stiffness of the tail fin should be changed with the driving frequency. Therefore, a new type of variable stiffness mechanism has been developed and verified. This study, which was inspired by the anatomy of a real dolphin, assessed a process of designing and manufacturing a robotic dolphin with a variable stiffness mechanism. By mimicking the vertebrae of a dolphin, the variable stiffness driving part was manufactured using subtractive and additive manufacturing. A driving tendon was placed considering the location of the tendon in the actual dolphin, and the additional tendon was installed to change its stiffness. A robotic dolphin was designed and manufactured in a streamlined shape, and the swimming speed was measured by varying the stiffness. When the stiffness of the tail fin was varied at the same driving frequency, the swimming speed and thrust changed by approximately 1.24 and 1.5 times, respectively.
골다공증을 동반한 류마티스 관절염 환자에서 비스포스포네이트 복용 중 발생한 하악골 무혈관골괴사
박용재 ( Yong Jai Park ),표성운 ( Sung Woon Pyo ),김진아 ( Jean A Kim ),민준기 ( Jun Ki Min ) 대한류마티스학회 2006 대한류마티스학회지 Vol.13 No.2
Bisphosphonates decrease osteoclastic activity and reduce bone resorption, therefore they are used in the treatment of patients with hypercalcemia secondary to malignancy or metastatic bone cancer, Paget`s disease and osteoporosis. Recently, cases of jaw bone necrosis have been reported to be associated with the use of bisphosphonates. In patients with rheumatoid arthritis, osteoporosis is frequently developed because of osteoclast activation and steroids which are used for treatment and bisphosphonates are frequently prescribed. A 76-year-old female patient with rheumatoid arthritis was treated with alendronate for the management of osteoporosis for 36 months, and she was presented with pain and swelling on left mandibular area and gingival pus discharge. The patient was treated with curettage of necrotic bone, and biopsy showed avascular necrosis of mandible.
물고기 로봇 개발을 위한 유연한 꼬리 지느러미 관절의 강성에 따른 최대 추력 조건 연구
박용재(Yong-Jai Park),정우석(Useok Jeong),이정수(Jeongsu Lee),권석령(Seok-Ryung Kwon),김호영(Ho-Young Kim),조규진(Kyu-Jin Cho) 제어로봇시스템학회 2012 제어·로봇·시스템학회 논문지 Vol.18 No.2
Fish generates large thrust through an oscillating motion with a compliant joint of caudal fin. The compliance of caudal fin affects the thrust generated by the fish. Due to the flexibility of the fish, the fish can generate a travelling wave motion which is known to increase the efficiency of the fish. However, a detailed research on the relationship between the flexible joint and the thrust generation is needed. In this paper, the compliant joint of a caudal fin is implemented in the driving mechanism of a robotic fish. By varying the driving frequency and stiffness of the compliant joint, the relationship between the thrust generation and the stiffness of the flexible joint is investigated. In general, as the frequency increases, the thrust increases. When higher driving frequency is applied, higher stiffness of the flexible joint is needed to maximize the thrust. The bending angles between the compliant joint and the caudal fin are compared with the changes of the thrust in one cycle. This result can be used to design the robotic fish which can be operated at the maximum thrust condition using the appropriate stiffness of the compliant joint.
펨토셀 주파수 신호 생성을 위한 IEEE 1588 기반 클록 동기화 시스템의 설계
한지호(Han, Jiho),박용재(Park, Yong-Jai) 한국산학기술학회 2015 한국산학기술학회논문지 Vol.16 No.7
본 논문은 펨토셀에서 요구되는 정확한 주파수 신호 생성을 위한, IEEE 1588 기반의 클록 동기화 회로 및 시스템을 제시한다. 동작 검증 및 성능 평가를 위한 프로토타입 보드와 실험 환경에 대하여 설명하고, 실험 결과가 펨토셀 동기화에 적합함을 확인한다. 펨토셀은 설치 위치의 제약이 없는 저가의 장비로 개발해야 하기 때문에, IEEE 1588 동기화 시스템의 실제 구현에 관한 연구가 매우 중요하다. 제안하는 동기화 회로를 내장한 펨토셀 기지국을 FPGA 보드에 프로그램하고, 그 기지국들의 네트워크에서 실험한 결과 -16 ~ 9 ns 이내의 동기화 오차를 보장함을 관찰하였고, 이는 3GPP의 HNB 동기화 기준을 만족하는 수준임을 확인할 수 있다. This article presents a circuit and a system for IEEE 1588 based clock synchronization to generate a very accurate frequency signal required in femtocell devices. A prototype board and the experimental environment to verify the functions and to evaluate the performance are explained to verify the feasibility of the proposed synchronization system. To make low-cost femtocells without constraints on the place of installation, it is very important to study on the practical implementation of synchronization system based on IEEE 1588. The experimental result shows that the synchronization errors between -16 ns and 9 ns are guaranteed over the network of femtocell devices with the proposed synchronization circuits, thus the synchronization criteria of the 3GPP HNB are met.
전강현(Gang-Hyun Jeon),박용재(Yong-Jai Park) 한국산학기술학회 2020 한국산학기술학회논문지 Vol.21 No.3
본 논문에서는 휴대용 인공호흡기 보조기구를 개발하였다. 응급상황 발생 시 약 4분이 지나면 환자는 심각한 뇌 손상을 입는다. 따라서, 이를 방지하기 위해 응급구조사는 환자에게 적합한 산소 주머니를 통해 환자가 병원으로 인계될 때까지 지속해서 인공호흡을 실시하여야 한다. 이 과정에서 응급구조사들은 전완근의 반복적인 운동으로 인해 적지 않은 피로감을 느끼게 된다. 이는 손이 작거나 근력이 부족한 응급구조사들에게 더욱 큰 부담으로 작용할 수 있다. 이를 해결하기 위해 다양한 제품이 제작되었지만, 부피와 크기 그리고 사용 방법 등과 같은 실용성이 부족하여 상용화에 어려움을 겪고 있다. 이에 본 연구에서는 기존 제작하였던 인공호흡기 보조기구를 개선하고 사용자에게 가해지는 부담을 효율적으로 줄이는 방법을 고안하였다. 본 연구를 통해 개발한 보조기구는 크게 3가지 부위로 구성된다. 보조기구는 산소주머니를 매회 균일하고 안정적으로 압박하고 대상에게 알맞은 산소의 양을 각도를 통해 시각적으로 알려주는 머리부, 휴대용 인공호흡기의 산소 흡입구에 결합하여 사용자의 힘을 휴대용 인공호흡기로 전달하는 몸통부, 다양한 자세에서도 효율적으로 힘을 가할 수 있도록 회전이 가능한 손잡이로 구성된다. 실험을 통해 안정적인 수치로 환자에게 산소를 공급할 수 있다는 사실을 확인하였다. 이를 통해 응급구조사는 보조기구를 사용해 피로감 감소뿐만 아니라 환자에게 적합한 양의 산소를 주입해 효율적인 인공호흡을 실시할 수 있을 것으로 판단된다. In this study, an assistive device for BVM (Bag Valve Mask) was developed. When emergencies occur, rescuers must perform artificial respiration within four minutes utilizing suitable BVM. If not, the patient can suffer serious damage within their brain and body systems. The rescuer must execute artificial respiration until the patient arrives at the hospital. In the process of artificial respiration, the rescuer can feel fatigued in their forearm muscles, particularly those who may have smaller hands or weaker muscle strength. Many products have been developed to solve these problems, but these products are difficult to market and commercialize because of their volume, size, and difficulty of use. In this paper, the BVM assistive device that has been previously manufactured was improved, and an attempt was made to devise a new method that reduces the burden on the user. The BVM assistive device can be divided into three-parts: a head part for compressing the air bag, which can control the amount of air; the body part for coupling with BVM; and finally, the handle that can rotate for better use on various postures of patients. Throughout the experiment, the assistive device could inject an equal amount of air into the patients. As a result, the rescuer could feel less fatigue and inject a suitable amount of air to emergency patients during artificial respiration.