4/10/2019 생체 운동 분석 및 시뮬레이션 이 제 희 서울대학교 컴퓨터공학부 운동연구실 선명한 그림으로 replace

생명체는 어떻게 움직이나? 물리적 요인 무게, 힘, inertia 생리적 요인 골격, 근육, 힘줄, 피부 문화/심리적 요인 스타일, 분위기

생명체는 어떻게 움직이나? 지각 능력 시각, 청각, 촉각 사고 능력 고수준 행동 양식 운동 능력 수백 개 근육의 정교한 상호작용

생체 운동 응용분야 로보틱스, 생체역학, 인간공학, 제어공학, 신경학, 스포츠과학, 그래픽스, 영상산업 등 로보틱스, 생체역학, 인간공학, 제어공학, 신경학, 스포츠과학, 그래픽스, 영상산업 등 의료 보행 분석, 의수/의족 설계 휴머노이드 로봇, 로봇 수트 디지털 컨텐츠 생체 모방 로봇

역동성 안정성 응용분야 적응성 고등 행위 다양성 에너지 안정성 저 에너지 피부 힘줄 정밀도 시뮬레이션 모델 근육 정지 골격 강건성 생체 운동 연구 심리 확장성 피로 응용분야 노화 의료보행 디지털콘텐츠 사족 보행 휴머노이드 로봇 군집성 적응성 이족 보행 사회성 고등 행위 상호작용 비행 다양성

생체 근골격 모델 다양한 단계의 근골격 모델 골격 : 다관절체 근육 : FEM 기반 변형체 (deformable models) 힘줄 : 탄성끈 (elastic strings) 피부 : 다층 탄성면 (multiple elastic layers) 깃털 : 탄성면 (elastic strips)

반응성 및 적응성 다양한 운동 조건의 변화에 대응 외부의 자극 (미는 힘) 환경의 변화 (바닥 기울기) 신체 조건의 변화 (키, 몸무게, 외과적 수술에 의한 변화) 노화, 피로, 심리 변화

연구 대상 이족 보행 (사람), 사족 보행 (이구아나), 비행 (앵무새, 비둘기) 고등 행위 (군집성, 사회성, 상호작용)

서울대학교 융합기술원 모션캡쳐 스튜디오

연구 목표 역동성 안정성 응용분야 적응성 고등 행위 다양성 생체 운동 연구 고 에너지 저 에너지 피부 힘줄 시뮬레이션 근육 정밀도 시뮬레이션 모델 근육 정지 골격 강건성 생체 운동 연구 심리 확장성 피로 응용분야 노화 의료보행 디지털콘텐츠 사족 보행 휴머노이드 로봇 군집성 적응성 이족 보행 사회성 고등 행위 상호작용 비행 다양성

연구 목표 대상의 다양성 동작의 다양성 생체 모델링 운동 재현의 정밀성 시뮬레이션의 안정성 및 성능 고등 행동 이족 보행, 사족 보행, 비행 동작의 다양성 저에너지부터 (보행) 고에너지까지 (스포츠, 댄스) 생체 모델링 의료 진단에서 요구하는 정밀도의 근골격 모델 운동 재현의 정밀성 신체, 환경, 노화, 피로, 심리 변화에 따른 운동 예측 시뮬레이션의 안정성 및 성능 휴머노이드 로봇 제어에 필요한 실시간 성능과 안정성 고등 행동 다수 개체 간의 상호작용 데이터 취득, 분석, 일반화, 검증 및 재현

데이터 취득 운동 분석 및 모델링 모델 일반화 및 검증 시뮬레이션 및 제어 사람 파충류 조류 군중

원리(principles)와 관찰(observation) 우리 몸이 움직이는 원리가 존재하는가? 수식, 알고리즘, 절차, 규칙, 제어기, 물리 법칙, 최적의 원리 (principle of optimality), 세포 단위 중앙 패턴 생성기 (central pattern generator) 아니면, 과거에 본 것을 단순히 따라 하는가? 모션 캡쳐, 근전도계(EMG), 지면압력측정기(force plate) 데이터 기반(data-driven), 통계적 분석, 기계 학습

원리(principles)와 관찰(observation) 원리의 복잡성에 의한 어려움 사고 깊이의 복잡성 원리 구현의 복잡성 계산의 복잡성 데이터의 크기에 의한 어려움 무수히 많은 조건에 적절히 분포된 대량의 고품질 데이터 데이터 측정의 어려움

원리와 관찰의 융합 상호보완성 관찰 데이터로부터 원리를 학습 단순한 원리 + 작은 데이터 관찰 데이터가 원리를 구동 원리가 관찰 데이터의 오류를 보정 혹은 데이터의 일반화 단순한 원리 + 작은 데이터 원리의 복잡성과 데이터의 크기라는 근본적인 어려움 기본 가설 사실성은 “어려움”이 아닌 “해결책”

미해결 난제로의 도전 휴머노이드 로봇 보행 제어 Sarcos Primus 사람과 유사한 키, 몸무게, 근력 유압식 동력의 유연한 (compliant) 관절 카네기멜론대학 로보틱스연구소 보유

미해결 난제로의 도전 의료 보행 분석 및 가시화 뇌성마비 환자의 수술적 보정 서울대학교 어린이병원 모션 캡쳐 스튜디오 수술 전의 보행 데이터로부터 수술 후 보행 예측

Workshop의 목표 기초적 의학 지식 의학자와 공학자 간의 상호 소통 특정 분야에 대한 깊은 이해 뇌성마비 환자에 대한 진단과 치료 모션 캡쳐의 의학적 활용 진단 기준, 시술 방법, 시술 결과에 대한 평가 향후 연구 협력을 위한 토론