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셀룰로오스섬유강화 복합재 용골 의지발의 걸음걸이역학 비교분석
김사엽(SaYup Kim),노종련,정경렬(Kyung-Ryul Chung),이진복(JinBock Yi),김장환(JangHwan Kim) 대한기계학회 2013 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2013 No.12
For the most of lower limb amputees, prosthetic foot is essential part in artificial lower limb. The ideal role of prosthetic foot is to mimic the mechanical features of sound foot. Two important features of prosthetic foot are negative power property in Initial Contact and spring property in Terminal Stance. To achieve these features, various materials and mechanisms have been attempted. In this study, new developed composite material of the cellulose fiber reinforced composite was applied to keel of prosthetic foot. It is expected to be strong and tough enough to be utilized for human weight level applications and exhibit normal gait characteristics. 2 subjects participated in gait capture. They wore 3 kinds of prosthetic foot by turns including theirs, developed cellulose fiber reinforced foot, and typical energy storing foot. In the results, the cellulose-applied foot followed almost mechanical characteristics of typical energy storing sample. Eco-friendly cellulose material showed possibility of application to lower limb prostheses.
승마 시뮬레이터를 이용한 운동 시 에너지 소모량 추정에 관한 연구
박성빈,형준호,김사엽,정경렬,Park, Seongbin,Hyeong, Chun-Ho,Kim, Sayup,Chung, Kyung-Ryul 대한기계학회 2013 대한기계학회 논문집. Transactions of the KSME. C, 산업기술과 혁신 Vol.1 No.2
승마 시뮬레이터는 승마동작을 모사하여 실내에서 신체활동을 수행하기 위한 운동기구이다. 본 연구는 승마 시뮬레이터를 이용한 운동 시 소모되는 에너지 추정에 관한 연구이다. 실험은 총 9개의 동작으로 구분된 승마 동작에 대해 운동부하를 1분 단위로 변화시켜 총 25분 동안 운동을 수행하도록 설계하였으며, 호흡가스측정을 통해 에너지소모량을 수집하였다. 그 결과 신체조건에 따라 각 동작별 에너지소모량에 유의한 차이가 있음을 확인하였다. 이를 통해 사용자의 생체정보 측정 없이 신체정보만을 활용한 승마운동의 에너지소모량 추정방법을 개발하였다. 연구결과는 승마 시뮬레이터를 이용한 운동시 동작의 변화와 주행시간, 성별, 연령을 이용하여 실시간 에너지소모량의 계산이 가능해질 것이다. The horseback riding simulator, an exercise training machine providing a simplified horse riding motion has been developed for aiming at healthcare. The purpose of this study was to estimate the energy expenditure without measuring bio-signals using the simulator. The test protocol was consisted of increase up to maximal intensity(Motion 9) and decrease down to minimal intensity(Motion 4) during 25 minutes, and energy expenditure was measured by portable cardiopulmonary exercise testing analyzer. There were significant differences in energy expenditure according to each riding motion. The result will be able to estimate energy expenditure using motion level, exercise time, age and gender during the riding.
클리키 스위치 조작 시 피드백의 명확성을 정량화 하기 위한 햅틱프로파일 분석
형준호(Joonho Hyeong),김사엽(Sayup Kim),노종련(Jongryun Rho),이재환(Jaehwan Lee) 대한인간공학회 2020 大韓人間工學會誌 Vol.39 No.1
Objective: This study aims at investigating the physical factors associated with feedback clarity when operating a clicky switch by analyzing haptic profile. Background: The operating feeling has become more important in PUI. Previously, many studies on the effect of physical parameters of controller on the affective experience have been conducted. The preferred physical parameters such as peak force, stroke and friction has been revealed already in many studies. But there are few quantitative studies on the feeling of feedback clarity which plays an important role in improving the operating feeling. The clarity is a haptic feedback to notify the user if the controller was operated successfully. To investigate the appropriate level of clarity and to improve operating feeling, the quantitative indicators that associated with the perceived clarity needed to be revealed. Method: The reaction force and stroke are measured when a clicky switch was pressed in a constant and voluntary speed. The constant operation was conducted by linear actuator and the voluntary operations were conducted by five human subjects. Each subject was operated 20 times and haptic profile which consists of the force and the stroke was measured. Based on haptic profile, change rate of the force and stroke was further analyzed to extract the acceleration and the rate of force. Results: The reaction force and stroke changed drastically at a time when passing through click section and the acceleration and the rate of force were increased prominently and instantly at that moment. The acceleration can be suggested for physical factor that associated with feedback clarity because the acceleration directly activates a mechanoreceptor called Pacinian corpuscles in human skin. Conclusion: It is understood that the increased peak acceleration associated with the feeling of clarity. The further empirical studies on the preferred acceleration and level of clarity are needed in application area. Application: The results contribute to the design of haptic feedback on the PUI.
형준호(Joonho Hyeong),김사엽(Sayup Kim),노종련(Jongryun Rho),이재환(Jaehwan Lee) 한국HCI학회 2018 한국HCI학회 학술대회 Vol.2018 No.1
제품의 PUI 에서 촉각적 피드백의 한 종류인 힘과 관련된 경험이 중요해 지고 있다. 사용자가 장치를 조작하는 동안 겪게 되는 힘과 동작의 변화를 객관적으로 해석할 수 있는 수단으로서 햅틱프로파일이 활용되고 있다. 기존의 햅틱프로파일에서 주로 사용되는 파라미터는 힘과 위치가 있지만 이는 사용자 개인별 동작특성을 반영하지 못하는 문제점이 있다. 본 연구에서는 사용자의 실제 경험에 기반을 둔 파라미터로서 힘변화율이라고 하는 새로운 파라미터를 제안함으로써 해석할 수 있는 햅틱프로파일을 제시하고자 한다. 힘, 위치, 그리고 시간이라는 측정가능한 주요 파라미터를 기반으로 힘과 위치의 변화율을 제시하고 햅틱프로파일에 어떻게 사용될 수 있는지를 보였다. 본 연구는 이론적 고찰에 기반을 두었으며 향후 실험을 통해 다양한 조작장치의 햅틱프로파일을 실제적으로 분석해볼 것이다.
형준호(Joonho Hyeong),노종련(Jongryun Roh),김사엽(Sayup Kim) 대한기계학회 2018 大韓機械學會論文集A Vol.42 No.11
사무용 의자는 착석자의 자세 변화에도 지속적으로 척추를 지지해 주는 것이 필요하다. 본 연구에서는 등판 기울임 시 요추전만과 흉추후만 이라는 자세변화를 능동적으로 지지하는 의자의 등판 굴곡메커니즘을 개발하였다. 연속적으로 배열된 다관절 링크의 동기화된 회전을 가능하게 하는 기본 원리를 파악하여 굴곡메커니즘 개념을 제시하였다. 제시된 개념안에 대해 동역학 해석을 통해 관절간의 회전량과 힘 전달특성을 분석하였다. 최종적으로 기어드 힌지(geared hinge) 타입의 메커니즘을 적용하여 등판 굴곡메커니즘을 설계하고 시작품을 제작하였다. 동작분석장비를 활용하여 등판 기울임 시 굴곡량을 측정하여 설계안을 검증하였다. 본 연구에서 제시한 연속적 굴곡메커니즘은 인체의 자세변화에 대응하여 능동적으로 지지해 주는 인체지지 제품 개발에 활용될 수 있을 것으로 기대된다. The human spine requires continuous support even though a postural changes have occurred in office chairs. This study develops a flexion mechanism for backrests to actively support lumbar lordosis and thoracic kyphosis during back reclines. The basic mechanism for the synchronous rotation of continuously joined linkages is investigated, and three types of flexion mechanism are proposed. Kinetic simulations are performed to analyze the rotation angle and the force on each pivot joint. A flexion mechanism that uses a geared hinge type is adopted, and a prototype chair is manufactured. The designed flexion angle was validated using a three-dimensional (3D) motion analysis system when reclining the backrest. The proposed continuous flexion mechanism is expected to be widely applicable to human support systems, resulting in body postural changes.
보행패턴을 접목한 직립주행 자전거용 크랭크 구동장치의 거동분석
형준호(Joonho Hyeong),노종련(Jongryun Roh),김사엽(Sayup Kim) 대한기계학회 2017 大韓機械學會論文集A Vol.41 No.10
인간의 보행에서 안정적인 디딤을 가능하게 하는 동작특성은 보행 일주기의 60%를 차지하는 긴 디딤국면이다. 본 연구에서는 이러한 보행패턴을 자전거의 크랭크 구동장치에 반영하여 직립자세에서 안정적으로 구동할 수 있는 자전거를 설계하고자 한다. 크랭크의 회전속도를 디딤국면에서는 느리게, 되돌림국면에서는 빠르게 움직이도록 급속귀환 기구를 크랭크 구동시스템에 적용하였다. 이 급속귀환 크랭크기구의 설계변수를 정의하고 설계변수의 변화가 크랭크의 거동에 미치는 영향을 시뮬레이션 하였다. 또한 실험장치를 제작한 후 탑승자의 구동동작을 분석한 결과 보행패턴을 접목한 크랭크는 사용자 무게중심 안정화에 기여하는 것으로 나타났다. 향후 보행패턴을 접목한 크랭크는 서서 타는 자전거의 구동시스템에 접목 가능할 것으로 보인다. Gait stability is partly characterized by an extended stance phase that comprises 60% of the gait cycle. In this study, a gait pattern was employed for a crank drive system that allows for stable lower limb kinematics during stand-up cycling. A quick return mechanism was applied to the crank system to allow for a slow rotation of the crank during the stance phase and for a quick return during the swing phase. Design parameters for the quick return crank mechanism were defined, and kinematic simulations were performed to understand the behavior of the mechanism. To evaluate the design, an experimental instrument was fabricated, and the cycling motion was analyzed. The results indicated that this new drive system can stabilize the center of mass of the user. This study can contribute to the development of a stand-up bicycle that allows for more comfortable leg kinematics.