의자에서 일어서는 동작 시 에너지 소모를 최소화 하는 인체 하지부 근력 예측

초록

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.