하지강성 가변 인공건 액추에이터(LeSATA<sup>®</sup>)의 개발 Part I - Metatarsophalangeal Joint Tilt Angle의 보행분석 - = Development of Leg Stiffness Controllable Artificial Tendon Actuator (LeSATA<sup>®</sup>) Part I - Gait Analysis of the Metatarsophalangeal Joint Tilt Angles Soonhyuck -
저자
한기봉 ; 어은경 ; 오승현 ; 이순혁 ; 김철웅 ; Han, Gi-Bong ; Eo, Eun-Kyung ; Oh, Seung-Hyun ; Lee, Soon-Hyuck ; Kim, Cheol-Woong
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2013
작성언어
Korean
주제어
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자료형태
학술저널
수록면
153-165(13쪽)
제공처
기존의 보행분석 연구들은 하지를 하나의 스프링으로 간주하였다. 만약 슬관절 신전을 보조할 수 있는 슬관절 액추에이팅 메커니즘을 개발할 수 있다면 보행에 필요한 탄성-변형률에너지를 혁신적으로 저장-방출할 수 있고, 그 결과 보행 중 하지강성은 더욱 증가할 것이다. 게다가 족관절 액추에이팅 메커니즘까지 추가되어 있다면 슬관절 액추에이터에 의한 과도한 인공하지강성을 능동적이고 적절한 수준으로 보상해주는 기전으로 작동할 것이다. 만약 가속도에 의한 보행속도 증가를 방지하기 위해 인위적 감속통제를 작동시킨다면 불필요한 운동에너지의 방출이 발생되고 하지강성 액추에이터의 실효성은 의심을 받게 된다. 따라서 본 저자는 보행속도를 2개의 세그먼트에 의한 상대 각속도 조절기법을 이용하여 하지강성을 증가시킨다는 기본개념으로 슬-족관절 액추에이터 시스템을 개발하였다. 또한 족관절에 슬관절 액추에이팅에 대한 보상기전이 존재하는 경우, 족관절의 보상기전이 중족지절관절 경사각 및 보행속도 변화에 미치는 상호영향을 연구하였다.
더보기The established gait analysis studies have regarded leg as one single spring. If we can design a knee-ankle actuating mechanism as a primary actuator for supporting knee extension, it might be possible to revolutionary store or release elastic strain energy, which is consumed during the gait cycle, and as a result leg stiffness is expected to increase. An ankle joint actuating mechanism that stores and releases the energy in ankle joint is expected to support and solve excessive artificial leg stiffness caused by the knee actuator (primary actuator) to a reasonable extent. If unnecessary kinematic energy is released with the artificial speed reduction control designed to prevent increase in gait speed caused by increase in time passed, it naturally brings question to the effectiveness of the actuator. As opposed to the already established studies, the authors are currently developing knee-ankle two actuator system under the concept of increasing lower limb stiffness by controlling the speed of gait in relative angular velocity of the two segments. Therefore, the author is convinced that compensatory mechanism caused by knee actuating must exist only in ankle joint. Ankle joint compensatory mechanism can be solved by reverse-examining the change in metatarso-phalangeal joint (MTPJ) tilt angle (${\theta}_1=0^{\circ}$, ${\theta}_2=17^{\circ}$, ${\theta}_3=30^{\circ}$) and the effect of change in gait speed on knee activity.
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