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시스템 구성 인자를 고려한 외고정장치 시스템의 강성 해석
김윤혁,이현근,Kim Yoon Hyuk,Lee Hyun Keun 대한의용생체공학회 2004 의공학회지 Vol.25 No.6
외고정장치를 이용한 골절 치료에서, 골절 부위에서의 절골편간 운동은 골절의 치유과정에 다양한 영향을 미친다고 알려져 있고, 이 미세 운동은 외고정장치-절골편 시스템의 강성과 밀접한 관련이 있다. 그렇기 때문에 최적의 골절 치유 과정을 부여하기 위하여 외고정장치 시스템의 구성 인자와 강성과의 연관성에 대한 이해가 필요하다. 본 연구에서는 장골 골절의 외고정술에 대한 유한요소 해석에서 외고정장치 시스템의 구성인자가 시스템 강성에 미치는 영향을 조사하였다. 이를 위하여, 시스템 정렬, 재료 비선형성, 조인트 유연성 및 가골형성 등을 해석 인자로 선정하였다. 개발된 유한요소 모델은 실험 결과와 유사한 시스템 강성을 나타내었고, 조인트 유연성 및 재료 비선형성의 고려는 시스템 강성 결과를 더욱 정확하게 반영하였다. 시스템 비정렬상태, 조인트 유연성 및 재료 비선형성은 시스템 강성의 감소를, 그리고 골절 부위의 가골형성은 시스템 강성의 증가를 나타내었다. 본 연구 결과는 외고정술시 시스템 강성을 증가시키기 위한 프레임 구성이나 기구 설계 등의 도구로 사용될 수 있을 것으로 기대된다. In fracture treatment with external fixators, the inter-fragmentary movements at the fracture site affect the fracture healing process, and these movements are highly related to the stiffness of external fixation systems. Therefore, in order to provide the optimal fracture healing at the fracture site, it is essential to understand the relationship between the stiffness and the system configurations in external fixation system. In this study we investigated the influences of system configuration parameters on the stiffness in the finite element analysis of an external fixation system of a long bone. The system alignment, the geometric and the material non-linearity of the pin, the joint stiffness and the callus formation were considered in the finite element model. In the first, the system stiffness of the developed finite element model was compared with the experiment data for model validation. The consideration of the joint stiffness and nonlinearity of the model improved the system stiffness results. The joint stiffness, the non-alignment of the system decreased the system stiffness while the callus formation increased the system stiffness. The present results provided the biomechanical basis of rational guidelines for design improvements of external fixators and pre-op. planning to maximize the system stiffness in fracture surgery.
시뮬레이션에 기반한 휴머노이드 로봇 두 대의 안정적인 물체 운반 및 제어 연구
김한근(Han-Guen Kim),김형진(Hyung-Jean Kim),박원만(Won-Man Park),김윤혁(Yoon-Hyuk Kim),김동한(Dong-Han Kim),안진웅(Jin-Ung An) 제어로봇시스템학회 2010 제어·로봇·시스템학회 논문지 Vol.16 No.2
This paper proposes an intelligent PID/Fuzzy control system for two humanoid robots to transport objects stably. When a robot transports an object while walking, a whole body system of a robot may not be stable due to vibration or external factors from a different departure speed error and a body movement of walking robots. Therefore, it is necessary to measure the horizontal and vertical locations and speeds of object, then calibrate the difference of departure speed between robots with PID/Fuzzy control. The results of simulation with two robots indicated that a proposed controller makes robots to transport an object stably.