휴머노이드 로봇은 높은 자유도 때문에 생기는 비선형성 때문에, 안정성을 보장하는 것은 중요한 연구 분야중 하나이다. 또한 안정적인 보행을 하기위해서 미지의 환경하에서 발의 착지는 첫 번째 단계중 하나이다. 그러나, 이족보행 로봇은 반작용 없이 안정적인 발의 착지를 하기 위한 정보를 얻는것이 쉽지 않기 때문에, 착지에 관한 많은 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러므로, 본 논문에서는 퍼지 시스템을 이용한 실시간 착지 제어 방법에 대해 제안하였다. 실시간 착지 제어는 다양한 지면의 조건에서 안정성을 갖고 있어야 하는 제약 조건을 갖는다. 이전까지의 연구에서는 실시간 착지제어에 관한 방법이 매우 전무하고 부가적인 기계적 장비를 (특수한 발의 구조) 필요로 하였다. 그러나, 본 논문에서는 힘 센서만을 사용하여 다양한 환경이 인식될수 있게 하였다. 제안된 방법은 19 자유도를 갖는 휴머노이드 모델을 통해 실험되었다.
이 연구의 목적은 수직착지시 성에 따른 슬관절 가동범위의 차이를 알아보는 것이다. 연구 대상자는 20대의 건강한 성인 48명(남자 25명, 여자 23명)이었다. 연구 대상자에게 40 cm 높이에서 한발로 뛰어내리도록 하고, 2차원 동작측정 기구인 CMS-HS를 이용하여 수직착지시 슬관절의 굴곡각도, 최대 슬관절 굴곡각도, 슬관절의 가동 범위, 각속도를 측정한 후, 남 여 두 집단간의 차이를 알아보았다. 이때 사용한 분석방법은 독립적인 두 표본 t-검정이었으며 축차적(stepwise) 다변량회귀분석을 이용하여 체중과 신장을 조절한 상태에서 남여 간에 차이가 있는지를 분석하였다. 그 결과 수직착지시 슬관절의 굴곡각도에서는 유의한 차이를 보이지 않았으나, 최대 슬관절 굴곡각도, 슬관절의 가동 범위, 각속도에는 유의한 차이가 있었다(p<.05). 체중과 신장이 조절된 조건 하에서 여자는 수직착지시 최대 슬관절의 굴곡각도와 슬관절의 가동범위가 남자보다 작았다. 이러한 결과를 통하여 수직착지시 여자가 남자보다 슬관절 손상의 빈도가 높은 이유 중의 하나는 여자가 슬관절을 덜 굴곡시킴으로 인해 바닥의 충격을 더 많이 받기 때문이라는 가능성을 발견하였다.
This paper is concerned with the numerical investigation of the landing impact characteristics of sport shoes to the landing mode. In most court sport activities, jumping and landing are fundamental motions, and the landing motion is largely composed of forefoot and rearfoot landing modes. Since the landing impact may, but frequently, lead to unexpected injuries of players, the investigation of its characteristics and the sport shoes design for reducing it are of a great importance. To investigate the landing impact characteristics to the landing mode, we construct a shoes-leg coupled model and carry out the numerical simulation by an explicit finite element method.
인간의 착지 전략은 다양한 조건에서 하지역학을 통해 설명해 왔다. 그러나 중량과 착지 높이의 두 조건이 결합되었을 때 하지역학이 어떻게 반응하는지 아직 이해할 수 없다. 이 연구의 목적을 달성하기 위해 성인 남녀 총 20명은 다양한 착지 높이 0.3 m, 0.4 m, 0.5 m에서 중량(무중량, 체중의 10%, 20% 그리고 30%)을 적용해 드롭랜딩을 실시하였다. 연구결과 중량의 주효과는 모든 변인에서 통계적으로 유의하지 않았다. 반면 착지 높이의 증가에 따라 무릎관절 각도는 더 굴곡된 형태를 보였으며 통계적으로 유의하였다. 또한 착지 높이 증가에 따라 좌우, 전후, 수직지면반력, 부하율은 더 증가되는 반면, 안정화시간은 보다 짧은 시간에 생성되었으며, 통계적으로 유의하였다. 따라서 인간은 다양한 높이에서 중량을 변경시키더라도 착지 동작을 성공적으로 수행할 수 있다. 그러나 중량 조건보다 착지 높이의 변화에 더 민감하게 반응하였다. 착지 높이는 시각정보를 통해 인지 및 충격 흡수에 대비할 수 있지만, 중량 수준은 신체가 인지하기 어렵고 충격흡수를 위한 착지 전략 메커니즘에 더 적용시키기 어려운 이유를 설명해준다.
발목에 대한 유착성 테이핑의 적용은 물리치료 분야와 운동 트레이닝 분야에서의 일반적인 치료 접근 방법이라 할 수 있다. 즉 발목 염좌 같은 손상을 예방하기 위한 방법과 재활의 부가적인 치료 형태로 이용될 수 있는 것이다. 본 연구는 발목의 테이핑과 트레드밀에서의 30분간 보행이 수직 착지 동작 동안 하지의 운동 역학적 요소들에 어떠한 영향을 주는지 알아보기 위해 시행되었다. 14명의 신체 건강한 대상자들 (남:10, 여:4)이 본 연구에 참여하였다. 한발로 서있는 동안 40 cm의 높이로 뛰게 하였다. 가자미근, 전경골근, 안쪽넓은근, 넙다리 두갈래근에 근전도 전극이 부착되었다. 테이핑된 신체 부위로 착지하는 동안 근전도와 힘판(force plate) 자료가 500 Hz의 주파수로 수집되었다. 대상자들의 우세쪽 하지 발목에 테이핑을 하였고, 대상자는 한발로 뛰어 내리는 동작을 반복하였다. 트레드밀에서 30분 동안 발목에 테이핑을 한 채로 보행하였고 이후 한발로 뛰어 내리는 동작을 반복하여 수행하였다. 테이핑을 적용한 상태와 테이핑한 채로 30분 동안 트레드밀에서 걷기 운동을 한 조건에서 수직 지면 반발력의 통계학적으로 유의미한 증가가 있었다. 착지 동안에 네 가지 상황에서의 최대 내측 가속도의 유의한 차이가 있었고, 그 차이는 테이핑 전과 테이핑을 한 채로의 운동 조건에서 유의한 차이가 있었다. 테이핑한 상태에서 가자미근은 접촉되는 착지 순간부터 최대 수직 지면 반발력이 나타나는 동안의 평균 근전도의 수치에 있어서 유의한 감소가 있었다. 반면에 다른 근육들에서는 아무런 변화를 보이지 않았다. 비록 발목 테이핑이 발목 손상의 위험을 줄이는데 효과적이라고 일반적으로 인식되고 있으나 이번 실험의 결과는 30분 동안의 트레드밀에서의 보행 후 테이핑은 발목의 움직임을 제한하는 효과는 있지만 한편으로는 가자미근의 활동을 감소시키는 것을 보여주었다. 따라서 이 연구의 결과는 테이핑을 하면 점프와 착지로 이어지는 동작 중에 발목관절 손상 위험을 증가시킬 가능성이 있음을 보여주었다.
철강석 또는 석탄의 적치장에서는 이들 원석을 퍼내어 용광로로 보내주는 불출기(reclaimer)가 사용되고 있다. 불출기를 자동화하려면 야적파일에 불출용 회전 버킷(bucket)을 자동착지시키는 방법이 요구된다. 본 논문에서는 야적 파일 표면위의 버킷 착지점을 추출하는 방법을 제시한다. 이 방법은 파일의 3차원 형상 검출, 파일의 등고선 추출, 불출기의 역기구학해의 도출 및 착지점 추출 알고리즘으로 이루어진다. 파일의 3차원 형상과 거리를 측정하기 위한 3차원 형상 검출기가 2차원 레이저 검출기에 수평주사(scanning)용 모터를 부착하여 개발하였고, 다 단계의 영상처리를 통해 버킷이 작업할 수 있도록 파일의 작업 등고선을 추출하였다. 불출기가 회전 버킷에 의해 기구학적으로 여유자유도로 이루어 졌음을 보였으며, 역기구학 해를 구하는 방법을 아울러 제시하였다. 그리고 버킷의 착지점을 과부하 방지와 단위 시간당 생산성을 최대화하는 성능기준에 근거하여 구하였다. 또한 개발된 시스템을 제철소 원석 야적장의 불출기에 설치 시험하여 타당성을 입증하였다.
이 연구의 목적은 발목에 테이핑을 한 후 40 cm의 높이에서 한 발로 수직착지를 할 때 발목관절에서의 테이핑 효과를 분석하는 것이었다. 대상자는 20대의 건강한 성인 14명(남자 4명, 여자 10명) 이었다. 대상자에게 적용한 조건은 테이핑 전, 테이핑 적용, 30분 동안 트레드밀에서 걷기, 테이핑 제거상태 이었고 맥리플렉스(MacReflex)를 이용하여 발끝이 지면에 닿은 상태에서 발목이 최대 배측굴곡(dorsiflexion) 되기까지 걸린 시간, 발목관절 각도변화, 각속도를 측정한 후 반복측정에 의한 분산분석으로 비교하였다. 그 결과 네 개의 조건간에는 통계학적으로 유의한 차이가 없었다(p>.05). 따라서 발목 테이핑은 수직착지시 발목의 배측굴곡을 제한하는 효과는 없다고 판단된다.
본 연구에서는 대학생 독자들이 48개의 평이한 문장을 읽을 때, 전반적인 안구 운동의 특성과 어절/단어 수준에서의 특성을 알아보았다 대학생 독자들은 어절을 대략 225ms 보다가 3.6자 정도 뛰어 다음 어절로 눈을 움직였다. 어절이 짧고 단어가 고빈도일 때는 어절을 건너뛰기도 하고, 앞으로만 읽어가는 것이 아니라 19% 정도 다시 되돌아가서 읽기도 했다. 물론 고정과 도약의 양상은 독자에 따라 개인차가 있었다. 이런 전반적인 양상과 더불어, 어절 수준에서 어절 길이, 단어 빈도 및 착지점 관련 효과를 살펴보았는데, 눈은 대체로 어절의 중앙에 자주 착지했으며, 가장자리에 착지했을 때가 중앙에 착지할 때보다 그 어절을 다시 더 고정했다. 또한 독자들은 단어가 고빈도인 어절을 저빈도인 어절보다 훨씬 빨리 읽었다.
본 연구는 외발 착지 시 신체적 특성 요인들인 발목 유연성, 성별, Q-angle이 발목 관절 상해 요인들에 미치는 영향을 분석하는데 목적이 있었다. 이를 위해 오른발을 주발로 사용하고 체육을 전공하는 20대 남성 16명(나이: 20.19±1.78 years, 체중: 69.54±10.12 kg, 신장: 173.22±4.43 cm), 여성 16명(나이: 21.05±1.53 years, 체중: 61.75±6.97 kg, 신장: 159.34±4.56 cm)을 연구대상자로 선정하였다. 외발 착지 시 신체적 특성 요인들이 발목 관절 상해에 미치는 영향을 확인하기 위하여 첫째, 발목 상해 경험에 따른 하지 관절 움직임과 관절 모멘트의 독립 t-test를 실시하였다(α = .05). 둘째, t-test를 통하여 유의한 차이를 나타낸 변인을 종속변인으로 설정하고 발목 유연성, 성별의 차이, Q-angle을 독립변인으로 지정하여 선형다중회귀분석(Multiple Linear Regression)을 사용하였다(α = .05). 본 연구결과 발목 관절 상해를 경험한 그룹은 상해를 경험하지 않은 그룹과는 다르게 발목 관절의 내전, 무릎 관절의 내측 회전을 통한 착지 전략과 기술을 사용하는 것으로 나타났다. 또한 이러한 움직임은 발목 관절의 신전 모멘트를 증가시키고, 엉덩 관절의 신전 모멘트는 감소시키는 것으로 확인되었다. 특히 발목의 배측굴곡 유연성은 발목과 무릎의 착지전략에 영향을 미치며, 성별의 차이는 발목의 신전 모멘트에 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 따라서 외발 착지 시 신체적 특성 요인들이 발목 관절 상해에 영향을 미치는 요인들임을 확인 할 수 있었다.
발목 테이핑은 상해 예방을 위해 임상적으로 이용되어 질 수 있는 보조적 수단으로 여겨지고 있다. 그러나 그동안의 연구들을 살펴보면 발목 자체에 대한 부분만을 언급하였다. 본 연구의 목적은 발목 테이핑의 적용이 기능적 발목 불안정성을 가진 선수들에게서 점프 후 착지 시에 하지 관절에 미치는 영향을 알아보는데 있다. 점프의 거리는 각 대상자 키의 50%로 결정하였으며 높이는 각 대상자 키의 20%로 결정하였다. VICON을 이용하여 하지관절의 데이터를 수집하였고, 점프 착지 동안 시상면, 관상면, 수평면의 관절 움직임의 변화를 측정하였다. 테이핑은 통계적으로 시상면에서 착지순간 저측 굴곡과 최대 저측 굴곡을 제한하는 효과가 있었으며, 반면에 착지순간 무릎 굴곡과 최대 무릎 굴곡, 착지순간 엉덩 굴곡과 최대 엉덩 굴곡을 통계적으로 유의하게 증가시키는 효과가 있었으며, 관상면에서는 최대 발목 내번, 착지순간 무릎 외반과 최대 무릎 외반, 최대 엉덩 외전을 감소시키는 효과가 있었고, 수평면에서는 최대 발목 외전, 최대 엉덩 내회전의 감소를 보였다. 발목 테이핑은 발목 관절 운동범위의 제한과 함께 무릎 관절이나 엉덩 관절에 영향을 미치는 것으로 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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