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의자에서 일어서는 동작 시 불확실성을 고려한 인체 하지부 근력 해석
조영남(Young Nam Jo),강문정(Moon Jeong Kang),채제욱(Je Wook Chae),유홍희(Hong Hee Yoo) 대한기계학회 2014 大韓機械學會論文集A Vol.38 No.10
인체의 근골격계 모델을 이용해 근력을 예측하기 위해서는 인체 및 근육의 물성치를 알아야 한다. 하지만 이러한 물성치들은 측정하기도 어렵고 사람마다 편차도 크다. 따라서 이러한 물성치들의 변화에 따라 근력이 얼마나 달라지는지 예측할 필요가 있다. 본 연구의 목적은 인체 및 근육 물성치의 불확실성을 고려하여 의자에서 일어서는 동작 시 인체 하지부의 근력을 예측하는 절차를 정립하는 것이다. 인체 하지부는 8 개의 Hill-type 근육-건 모델이 포함되어 있는 다물체 시스템으로 모델링 하였다. 이 모델은 시상면(sagittal plane)에서 평면운동을 하는 4 자유도 시스템이다. 각 근력은 일어서는 운동을 하는 동안 근육이 소모한 에너지가 최소화 되도록 근력이 결정된다는 가정 하에 최적화 방법을 이용하여 구하였다. 또한 인체 물성치가 불확실성을 가질 때 근력의 표준편차를 First Order Reliability Method 를 이용해 구하였다. 그 결과 주동근 근력의 표준편차는 150~300N 로 상당히 크게 계산되는 것을 알 수 있었다. Biomechanical models are often used to predict muscle and joint forces in the human body. For estimation of muscle forces, the body and muscle properties have to be known. However, these properties are difficult to measure and differ from person to person. Therefore, it is necessary to predict the change in muscle forces depending on the body and muscle properties. The objective of the present study is to develop a numerical procedure for estimating the muscle forces in the human lower extremity under uncertainty of body and muscle properties during rising motion from a seated position. The human lower extremity is idealized as a multibody system in which eight Hill-type muscle force models are employed. Each model has four degrees of freedom and is constrained in the sagittal plane. The eight muscle forces are determined by minimizing the metabolic energy consumption during the rising motion. Uncertainty analysis is performed using a first-order reliability method. The one-standard-deviation range of agonistic muscle forces is calculated to be about 150?300 N.
의자에서 일어서는 동작 시 에너지 소모를 최소화 하는 인체 하지부 근력 예측
조영남(Young Nam Jo),강문정(Moon Jeong Kang),유홍희(Hong Hee Yoo) 제어로봇시스템학회 2012 제어로봇시스템학회 합동학술대회 논문집 Vol.2012 No.7
특정 동작을 수행할 때 인체의 근력이나 관절에 작용하는 힘 등을 예측할 수 있으면 인체공학적 제품의 설계 등에 응용될 수 있다. 하지만 인체의 해석적 모델은 물론 근력이 결정되는 방법 역시 명확하지 않은 부분이 많다. 따라서 본 연구는 근골격계(Musculoskeletal system) 모델을 이용해 의자에서 일어서는 동작을 수행할 때 인체 하지부의 근력을 예측하는 것을 목표로 하고 있다 .본 연구에서 사용된 인체 모델은 네 개의 분절과 일곱 개의 근육으로 구성되어 있고 각 근육은 Hill-type 근육-건 모델을 이용하여 모델링 하였다. 또한 시상면(sagittal plane)에서 평면운동을 한다고 가정하였고 각 관절은 레볼루트 조인트로 연결되어 있다. 이러한 하지부 모델을 이용하여 정적 최적화 방법을 이용해 근육의 에너지 소모가 최소화 되는 근력을 구하고 실험결과와 비교해 보았다. 실험결과와는 비교적 일치하는 경향을 보이는 것을 확인할 수 있었고 그 결과에 대해 고찰해 보았다.
공동주택 냉·난방 2차 펌프의 밸브 개도율에 따른 차압제어 성능평가
조영남(Jo, Young-Nam),박헌준(Park, Heon-Jun),최두연(Choi, Doo-Yeon),이정재(Yee, Jung-Jae) 한국건축친환경설비학회 2015 한국건축친환경설비학회 논문집 Vol.9 No.4
This study analyzed the characteristics of the variable flow system of the secondary pumps in the heating/cooling system of apartments by control method and selected a control method which can be applied to new building construction and existing building remodeling. The system applicability was reviewed on the selected control method by using the piping network analysis program Flowmaster V7 and the system performance was examined by comparing the energy consumption of the variable flow system to the energy consumption of a fixed flow system. The result of the study shows the following. At the valve open rate of 0.2ratio and the differential pressure target value of 1.0bar, the energy saving rate was 84.51% (5.73kW). The saving rate was 72.86% (4.94kW) at 1.5bar, 59.44% (4.03kW) at 2.0bar and 43.66% (2.96kW) at 2.5bar. At the valve open rate of 0.4ratio and the differential pressure target value of 1.0bar, the energy saving rate was 80.20% (8.18kW). The saving rate was 63.04% (6.43kW) at 1.5bar, 46.08% (4.70kW) at 2.0bar and 25.00% (2.55kW) at 2.5bar. At the valve open rate of 0.6ratio and the differential pressure target value of 1.0bar, the energy saving rate was 68.35% (6.89kW). The saving rate was 43.15% (4.35kW) at 1.5bar, 46.08% (4.70kW) at 2.0bar and 17.36% (1.75kW) at 2.5bar.