무거운 물건을 들거나 반복적인 들기 작업으로 인해 발생하는 요추(허리) 척추 손상은 작업장에서 여전히 널리 제기되는 문제이다. 이러한 손상을 완화하기 위해, 들어 올리는 작업 동안 작업자를 보조하는 백 서포트(Back-support) 장치가 개발되어 왔다. 그러나 기존 장치들은 비대칭 들기(비대칭 자세로 물건을 드는) 상황에서 필수적인 특성인 다차원(force) 보조를 충분히 제공하지 못하는 경우가 많다. 또한 인체 전 척추에 걸친 장치 안전성의 검증도 부족한 실정이다. 본 논문은 기능성과 안전성 문제를 모두 해결하도록 설계된 로봇형 백 서포트 장치인 양측 요추 신전 엑소수트(Bilateral Back Extensor Exosuit; BBEX)를 소개한다. BBEX의 설계는 인체 척추와 등(Back extensor) 신전근의 해부학적 특성에서 영감을 받았다. 다중 자유도(multi-degree-of-freedom) 아키텍처와 직렬로 연결된 선형 구동기(serially connected linear actuators)를 사용하여, 장치의 구성요소를 인체 척추 및 등 신전근의 생체역학을 보다 면밀히 모사하도록 전략적으로 배치하였다. BBEX의 효능과 안전성을 입증하기 위해, 사람을 대상으로 한 일련의 실험을 수행하였다. 건강한 남성 참여자 11명이 BBEX를 착용한 상태에서 대칭적 및 비대칭 들기 과제를 수행하였다. 그 결과 BBEX가 효과적인 다차원 힘 보조를 제공할 수 있음을 확인하였다. 더 나아가 상부 및 하부 척추 기립근(erector spinae)의 근피로에 대한 분석과 두 가지 들기 시나리오에서 척추 관절에 가해지는 기계적 하중에 대한 평가를 통해 포괄적인 안전성 검증을 달성하였다. 본 연구는 인체 생체역학에서 영감을 받은 기능을 안전성에 대한 고찰과 매끄럽게 통합함으로써, 부담이 큰 작업 환경에서 요추 척추 손상을 예방하는 지속적인 과제에 대응할 수 있는 유망한 해결책을 제공한다.

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