가속 보행에서의 가속 제어용 타겟의 영향 고찰

Abstract

인간의 보행 메커니즘은 높은 에너지 효율[1]을 가지고 있어서, 이를 하지 착용형 로봇이나 보행로봇의 설계에 응용할 수 있다. 이런 장점으로 인해 인간의 보행 메커니즘을 분석하는 연구는 많이 이루어져 왔으며, 정상상태 보행[2]뿐 아니라 실생활에서 빈번히 일어나는 비 정상상태 보행인 가속보행에 대해서도 연구가 이루어지고 있다. 그런데 가속보행을 분석하기 위한 실험 수행 시 몇 가지 어려움을 겪게 된다. 자연스러운 가속보행의 동역학적 정보를 수집하기 위하여, 피험자 스스로 가속하여 걷도록 하는 실험 방법이 널리 쓰이나, 실험자가 원하는 가속 범위를 만족시키기가 매우 어렵다. 또한 가속이 아닌 등속, 감속 보행을 하게 되는 경우가 발생한다[3]. 또한 지면반력을 측정하기 위한 힘판 위에서 피험자가 가속하지 않고, 다른 곳에서 가속하는 경우[4]도 있다. 보행 속도가 증가할수록 보폭 및 보행 주파수가 증가함을 이용하여, 보폭을 그려주거나 보행 주파수를 들려주어 등속 또는 감속 보행하지 않도록 하는 것이 가능하다. 하지만 이는 자연스러운 가속보행을 해칠 염려가 있다[3]. 또한 정확한 힘판 위치에서 가속하도록, 피험자가 근처에 도달했을 때에 알람소리를 들려주는 방법도 제시되었다[4]. 또한 가속의 크기를 제어하기 위하여, 일정한 가속도로 작동하는 트레드밀 위에서 피험자가 가속하도록 하거나[5 Neptune], 가속하여 움직이는 로봇을 따라 보행하는 방법이 제안되었다. 이 방법은 가속 및 속도를 제어하기 쉽고, 비슷한 속도에서의 정상상태 보행과 비교하기에도 용이하다는 장점이 있다. 그러나 이런 등가속 보행이 실제 자연스러운 가속 보행과 어떤 차이를 보이는지에 대한 연구가 부족하다. 따라서 본 연구에서는 피험자 스스로 가속 보행하는 경우와 등가속 하는 목표물을 따라 가속 보행하는 경우를 비교하여, 등가속 하도록 하는 실험 방법이 어떠한 영향을 끼치는지를 살펴볼 것이다.