지면 반력을 이용한 상체 앉은 자세 유추

Abstract

책상 앞에 앉아 있는 시간이 긴 현대인들이 흔하게 앓는 척추 질환은, 그 흔함에 비해 치료에 드는 수고와 돈이 많이 드는 질환이다. 때문에 예방이 중요하며, 지속적인 자세 관찰을 통해 바른 자세의 유지를 돕는 시스템이 필요하다. 하지만 기존의 자세 측정 시스템은 사용의 편의성 및 안정성 등으로 인한 단점이 있어, 새로운 방식의 자세 측정 시스템을 고안할 필요가 있다. 본 연구에서는 물체의 움직임은 반드시 힘을 필요로 한다는 점에 주목, 의자 및 책상에서의 반력을 통해 사용자의 상반신의 움직임을 관측하고자 하였다.본 연구의 목표는 책상 및 지면에서의 반력을 이용해 상체의 움직임을 도출하여 척추에 큰 하중이 가해지는 자세를 파악하는 방법을 수립하는 것이다. 총 6명의 건강한 남성 피험자들이 책상 앞에 앉아 일상 업무를 수행하는 동작을 묘사하며 100초간 상체를 숙였다 세웠다 반복하였다. 자세간 차이를 파악하기 위해 상체를 꼿꼿이 편 자세와 구부린 자세 두 가지 조건 하에서 실험을 진행하였으며, 그 동안 광학 카메라와 힘판을 이용해 모션과 반력을 측정하였다.연구 결과, 상체각을 유추하는 데 많은 요인들이 영향을 미치지만 그 중에서도 상반신의 질량, 상체의 길이, 지면에서의 모멘트와 책상에서의 반력이 지배적인 영향을 미치는 것을 확인하였다. 사람 간 신체적 특성 차이로 인한 오차를 조정 과정을 통해 바로 잡는다면 상체각의 변화를 충분히 민감하게 잡아낼 수 있음을 확인하였다. 또한 상체의 무게를 지지하는데 팔에 많이 의존하는 사람의 경우 지면 반력의 증가 경향으로부터 상체를 구부리는 자세를 판별할 수 있었다. 측정 인자가 적어 그 외 다른 관절들의 움직임은 유추할 수 없는 점이 한계이나, 몇 개의 힘 센서만을 책상 및 의자에 설치함으로써 큰 제약 없이 사용자의 상체 자체를 측정할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 추가적인 측정이나 가정의 도입, 또는 다른 시스템과의 연계를 통해 보다 많고 세세한 운동정보를 얻는 것도 가능할 것으로 보인다.