본 연구는 집게 표면 곡률(pinch surface curvature)과 집게 간격(pinch span)이 서로 다른 집게(pinch) 유형에서 최대 자발적 집게 쥐기 힘(maximal voluntary pinch grip forces, MVFs)에 미치는 영향을 조사하였다. 남성 참여자 12명(연령 범위: 22–34세)을 대상으로, 서로 교체 가능한 6개의 부착 표면을 갖춘 동력계(dynamometer)에서 집게 쥐기 힘을 측정하여 MVF를 산출하였다. 참여자들은 무작위로 오목(concave) 또는 볼록(convex) 손잡이 그룹에 배정되었으며, 맞춤 제작한 동력계(Model T.K.K. 1269m 및 TSA-210; Takei Scientific Instruments Co., Ltd.)를 사용하여 3가지 집게 간격(3, 5, 7 cm) 각각에서 평가하였다. 집게 유형은 끝( tip ), 3턱( three-jaw ), 또는 키(key) 집게로 조절하였고, 지배수(dominant)와 비지배수(non-dominant) 모두를 평가하였다. 각 조건의 시행을 완료한 후 참여자들은 5점 척도 평정에서 전반적 편안함, 지각된 적합도, 지각된 어려움을 평가하였다. 그 결과, 오목 표면은 볼록 표면보다 더 큰 MVF와 관련이 있음을 확인하였다(p < 0.01). 그러나 집게 간격이 7 cm로 증가한 경우에는 MVF의 차이가 유의하지 않았다. 키 집게와 지배수 손은 해당 비교군보다 더 높은 MVF, 더 나은 적합도, 더 낮은 어려움을 보였다(키 집게: p s < 0.05; 지배수 손: p s < 0.01). 본 연구는 다양한 집게 간격 조건에서 MVF 성능을 효과적으로 향상시킬 수 있는 집게 표면의 곡률 및 간격 설계에 관한 근거를 제공한다. • 오목 및 볼록 표면, 그리고 집게 간격(3, 5, 7 cm)에 대한 최대 자발적 집게 쥐기 힘을 평가하였다. • 집게 쥐기 힘 발휘에 대해 전반적 편안함, 지각된 적합도, 지각된 어려움을 측정하였다. • 오목 표면, 키 집게, 그리고 지배수 손이 최대 집게 쥐기 힘을 증가시키고 지각된 사용성을 향상시켰다. • 최대 집게 쥐기 힘에서 나타난 표면 곡률의 차이는 집게 간격 7 cm에서는 감소하였다.

본 연구는 현대의 지능형 작업 시스템에서 점차 보편화되고 있는 방해(중단)가 반복적인 저부하 들기 작업 동안 허리보조 엑소스켈레톤(BSE)의 효과에 어떻게 영향을 미치는지 살펴보았다. 연령 22.7 ± 1.7세의 건강한 남성 13명은 지능형 시스템의 인지적 방해(중단) 특성을 모사하는 숫자 뺄셈(digit subtraction) 과제를 동시에 수행하는 조건에서, 허리보조 엑소스켈레톤(BSE) 유무에 따라 반복 들기 과제를 수행하였다. 방해 과제는 세 가지 빈도(없음, 간헐적, 빈번함)로 제시되었다. 과제 수행(들기 반복 횟수 및 위치 정확도), 흉추기립근(erector spinae)과 상부 승모근(upper trapezius)의 근활성, 주관적 작업부담을 평가하였다. 결과, BSE 사용은 들기 반복 횟수를 약 8% 감소시켰으나 위치 정확도에는 영향을 주지 않았다. 의도된 기능과 일관되게, BSE는 흉추기립근 활성과 주관적 작업부담을 감소시켰지만, 상부 승모근 활성은 점진적으로 더 크게 증가시키는 것과도 연관되었다. 특히, 이러한 인지적으로 요구가 큰 조건에서는 BSE가 추가적인 이점을 제공하지 못했으며, 주의 자원이 제한될 때 BSE의 효과가 제한적임을 보여주었다. 이러한 결과는 BSE의 가치가 생체역학적 지지뿐 아니라, 지능형 시스템이 도입하는 이중과제 요구(dual-task demands)를 효과적으로 관리하는 작업 환경에도 달려 있음을 시사한다.

관절 토크에 대한 동력 보조(power assistance)는 관련된 모든 근육에 반드시 유익하지 않을 수 있다. 본 연구에서는 등속성 팔꿈치 굴곡(isokinetic elbow flexion) 동안 토크 이완(torque release)에 대한 동력 보조의 영향을 조사하였다. 등속성 동력계(isokinetic dynamometer) 시스템을 사용하여 동력 보조가 적용된 상태에서 동적 팔꿈치 굴곡을 시뮬레이션하였으며, 이는 레버암(lever arm)의 기저 등척성 토크(baseline isometric torque)(더 큼 및 더 작음)와 회전 속도(rotation speed)(더 빠름 및 더 느림)의 운동 조건을 변화시켰다. 남성 우수 손잡이 참가자 10명이 이 시스템을 이용해 운동 과제를 수행하였다. 우리는 (1) 이두근(biceps brachii, BB), 요측 수근굴근(brachioradialis, BR), 삼두근(triceps brachii, TB) 근육의 근전도(electromyogram, EMG) 진폭, (2) 토크 출력과 그 변동성, (3) 인지된 보조 수준을 측정하였다. 동력 보조 전후의 객관적 측정치에 대한 일과성 반응은 보조 전후 3개의 시간 구간(epoch)을 관찰하여 분석하였다. 더 큰 토크가 더 빠른 회전 속도에서 이완될 때, 더 큰 변동성과 더 낮은 인지된 보조 수준이 관찰되었다. 토크 출력과 BB 및 BR 근육의 EMG 진폭은 시간이 지남에 따라 감소하였다. 그러나 TB 근육의 EMG 진폭은 동력 보조 후 200 ms까지 상대적으로 일정하게 유지되어, 근육의 동시수축(muscle co-contraction)이 더 크게 나타났다. 이는 동력 보조에 의해 관절 운동에 대한 외부 교란(external perturbation)이 발생하였을 때, 운동 조건과 무관하게 인체 근육계의 자세 안정성(postural stability)이 증가한 것에 기인할 수 있다.

본 연구는 바람이 부는 조건에서 우산 손잡이의 서로 다른 형상과 잡는 방식이 근육 활성과 자세 변동성에 미치는 영향을 조사하였다. 17명의 성인 참가자를 대상으로 손잡이 형상(원통형, 타원형, 삼각 프리즘 형상), 잡는 방식(네 손가락 및 다섯 손가락 그립), 바람 강도를 다양하게 하여 실험을 수행하였다. 전완 및 상완의 근육 활성은 표면 근전도(surface electromyography)로 기록하였다. 자세 변동성과 (1) 사용의 지각된 어려움 및 (2) 그립-자세 변동성에 대한 지각 등급을 측정하였다. 그 결과, 바람이 부는 조건에서 손가락 굴곡근의 활성은 증가하였으나 자세 변동성에는 영향을 주지 않았다. 약한 바람(3.2-7.5 m/s) 조건에서는 더 큰 지각된 자세 변동성과 손목 신근 근육의 활성이 나타났다. 타원형 손잡이 형상은 다섯 손가락 그립으로 잡았을 때 끝점 자세 변동성이 더 낮았으며, 원통형 손잡이와 비교하여 지각된 자세 변동성과 사용의 어려움도 더 낮았다. 본 연구 결과는 그립 유형과 바람 조건에 따라 적절한 우산 손잡이 설계를 선택하는 데 활용될 수 있다.

본 연구는 집게 표면 곡률(pinch surface curvature)과 집게 간격(pinch span)이 서로 다른 집게(pinch) 유형에서 최대 자발적 집게 쥐기 힘(maximal voluntary pinch grip forces, MVFs)에 미치는 영향을 조사하였다. 남성 참여자 12명(연령 범위: 22–34세)을 대상으로, 서로 교체 가능한 6개의 부착 표면을 갖춘 동력계(dynamometer)에서 집게 쥐기 힘을 측정하여 MVF를 산출하였다. 참여자들은 무작위로 오목(concave) 또는 볼록(convex) 손잡이 그룹에 배정되었으며, 맞춤 제작한 동력계(Model T.K.K. 1269m 및 TSA-210; Takei Scientific Instruments Co., Ltd.)를 사용하여 3가지 집게 간격(3, 5, 7 cm) 각각에서 평가하였다. 집게 유형은 끝( tip ), 3턱( three-jaw ), 또는 키(key) 집게로 조절하였고, 지배수(dominant)와 비지배수(non-dominant) 모두를 평가하였다. 각 조건의 시행을 완료한 후 참여자들은 5점 척도 평정에서 전반적 편안함, 지각된 적합도, 지각된 어려움을 평가하였다. 그 결과, 오목 표면은 볼록 표면보다 더 큰 MVF와 관련이 있음을 확인하였다(p < 0.01). 그러나 집게 간격이 7 cm로 증가한 경우에는 MVF의 차이가 유의하지 않았다. 키 집게와 지배수 손은 해당 비교군보다 더 높은 MVF, 더 나은 적합도, 더 낮은 어려움을 보였다(키 집게: p s < 0.05; 지배수 손: p s < 0.01). 본 연구는 다양한 집게 간격 조건에서 MVF 성능을 효과적으로 향상시킬 수 있는 집게 표면의 곡률 및 간격 설계에 관한 근거를 제공한다. • 오목 및 볼록 표면, 그리고 집게 간격(3, 5, 7 cm)에 대한 최대 자발적 집게 쥐기 힘을 평가하였다. • 집게 쥐기 힘 발휘에 대해 전반적 편안함, 지각된 적합도, 지각된 어려움을 측정하였다. • 오목 표면, 키 집게, 그리고 지배수 손이 최대 집게 쥐기 힘을 증가시키고 지각된 사용성을 향상시켰다. • 최대 집게 쥐기 힘에서 나타난 표면 곡률의 차이는 집게 간격 7 cm에서는 감소하였다.

본 연구는 현대의 지능형 작업 시스템에서 점차 보편화되고 있는 방해(중단)가 반복적인 저부하 들기 작업 동안 허리보조 엑소스켈레톤(BSE)의 효과에 어떻게 영향을 미치는지 살펴보았다. 연령 22.7 ± 1.7세의 건강한 남성 13명은 지능형 시스템의 인지적 방해(중단) 특성을 모사하는 숫자 뺄셈(digit subtraction) 과제를 동시에 수행하는 조건에서, 허리보조 엑소스켈레톤(BSE) 유무에 따라 반복 들기 과제를 수행하였다. 방해 과제는 세 가지 빈도(없음, 간헐적, 빈번함)로 제시되었다. 과제 수행(들기 반복 횟수 및 위치 정확도), 흉추기립근(erector spinae)과 상부 승모근(upper trapezius)의 근활성, 주관적 작업부담을 평가하였다. 결과, BSE 사용은 들기 반복 횟수를 약 8% 감소시켰으나 위치 정확도에는 영향을 주지 않았다. 의도된 기능과 일관되게, BSE는 흉추기립근 활성과 주관적 작업부담을 감소시켰지만, 상부 승모근 활성은 점진적으로 더 크게 증가시키는 것과도 연관되었다. 특히, 이러한 인지적으로 요구가 큰 조건에서는 BSE가 추가적인 이점을 제공하지 못했으며, 주의 자원이 제한될 때 BSE의 효과가 제한적임을 보여주었다. 이러한 결과는 BSE의 가치가 생체역학적 지지뿐 아니라, 지능형 시스템이 도입하는 이중과제 요구(dual-task demands)를 효과적으로 관리하는 작업 환경에도 달려 있음을 시사한다.

관절 토크에 대한 동력 보조(power assistance)는 관련된 모든 근육에 반드시 유익하지 않을 수 있다. 본 연구에서는 등속성 팔꿈치 굴곡(isokinetic elbow flexion) 동안 토크 이완(torque release)에 대한 동력 보조의 영향을 조사하였다. 등속성 동력계(isokinetic dynamometer) 시스템을 사용하여 동력 보조가 적용된 상태에서 동적 팔꿈치 굴곡을 시뮬레이션하였으며, 이는 레버암(lever arm)의 기저 등척성 토크(baseline isometric torque)(더 큼 및 더 작음)와 회전 속도(rotation speed)(더 빠름 및 더 느림)의 운동 조건을 변화시켰다. 남성 우수 손잡이 참가자 10명이 이 시스템을 이용해 운동 과제를 수행하였다. 우리는 (1) 이두근(biceps brachii, BB), 요측 수근굴근(brachioradialis, BR), 삼두근(triceps brachii, TB) 근육의 근전도(electromyogram, EMG) 진폭, (2) 토크 출력과 그 변동성, (3) 인지된 보조 수준을 측정하였다. 동력 보조 전후의 객관적 측정치에 대한 일과성 반응은 보조 전후 3개의 시간 구간(epoch)을 관찰하여 분석하였다. 더 큰 토크가 더 빠른 회전 속도에서 이완될 때, 더 큰 변동성과 더 낮은 인지된 보조 수준이 관찰되었다. 토크 출력과 BB 및 BR 근육의 EMG 진폭은 시간이 지남에 따라 감소하였다. 그러나 TB 근육의 EMG 진폭은 동력 보조 후 200 ms까지 상대적으로 일정하게 유지되어, 근육의 동시수축(muscle co-contraction)이 더 크게 나타났다. 이는 동력 보조에 의해 관절 운동에 대한 외부 교란(external perturbation)이 발생하였을 때, 운동 조건과 무관하게 인체 근육계의 자세 안정성(postural stability)이 증가한 것에 기인할 수 있다.

본 연구는 바람이 부는 조건에서 우산 손잡이의 서로 다른 형상과 잡는 방식이 근육 활성과 자세 변동성에 미치는 영향을 조사하였다. 17명의 성인 참가자를 대상으로 손잡이 형상(원통형, 타원형, 삼각 프리즘 형상), 잡는 방식(네 손가락 및 다섯 손가락 그립), 바람 강도를 다양하게 하여 실험을 수행하였다. 전완 및 상완의 근육 활성은 표면 근전도(surface electromyography)로 기록하였다. 자세 변동성과 (1) 사용의 지각된 어려움 및 (2) 그립-자세 변동성에 대한 지각 등급을 측정하였다. 그 결과, 바람이 부는 조건에서 손가락 굴곡근의 활성은 증가하였으나 자세 변동성에는 영향을 주지 않았다. 약한 바람(3.2-7.5 m/s) 조건에서는 더 큰 지각된 자세 변동성과 손목 신근 근육의 활성이 나타났다. 타원형 손잡이 형상은 다섯 손가락 그립으로 잡았을 때 끝점 자세 변동성이 더 낮았으며, 원통형 손잡이와 비교하여 지각된 자세 변동성과 사용의 어려움도 더 낮았다. 본 연구 결과는 그립 유형과 바람 조건에 따라 적절한 우산 손잡이 설계를 선택하는 데 활용될 수 있다.

들어 올리기 작업은 물류, 제조, 건설과 같은 산업에서 기본적인 작업이다. 등 보조 엑소스켈레톤(back-support exoskeletons, BSEs)은 들어 올리는 동안 척추에 가해지는 하중을 줄이는 데 도움을 주며, 잠재적으로 요통을 완화할 수 있다. 그러나 협력적 들어 올리기 수행은 알람과 알림과 같은 작업장 중단으로 인해 쉽게 영향을 받을 수 있다. 본 연구는 중단 빈도에 따라 BSE의 효과가 어떻게 달라지는지 조사하였다. 남성 참가자 10명이 반복적인 저부하 들어 올리기 과제를 수행하는 동안, Laevo FLEX를 대표적인 BSE로 사용하여 근육 활성(척추기립근 및 승모근 상부), 하중 위치 정확도, 주관적 작업부하를 측정하였다.

배경: 착용형 로봇의 활성화 시점을 제어하기 위해 여러 신호들이 제안되었으나, 효과적인 협응을 촉진하고 기기 활성화를 원활하게 수행할 수 있는지에 관해서는 이러한 신호들의 적합성에 대한 합의가 이루어지지 않았다. 목적: 본 연구는 생체역학적(악력 및 음성 명령), 생체전기적(근전도[EMG]), 그리고 외부음(EX) 신호가 팔꿈치 굴곡을 통해 착용형 로봇 팔을 작동시키는 데 미치는 영향을 조사하였다. 방법: 단일 자유도(DOF) 착용형 로봇 팔에 일정 토크 제어를 적용하였으며, 이 로봇은 팔꿈치 굴곡 30°–130° 범위 내에서 작동하였다. 착용형 로봇 팔의 활성화는 보조 팔의 측에서 어느 손으로도 손잡이에 가한 악력, 구두 명령 “go”, EMG 신호, 그리고 EX 신호를 사용하여 개시하였고, 최대자발수축(MVC)의 15%에 해당하는 부하를 들어 올리면서 수행하였다. 결과: 착용형 로봇 팔을 작동시키기 이전에, 보조 팔의 측에 해당하는 손으로 이동을 활성화하는 데 사용된 악력은 생체전기적 및 생체역학적 신호와 비교하여 이두근(BB)의 활동(%MVC BB )을 약 6%–10%MVC BB 정도 유의하게 증가시켰다. 그러나 보조력이 생성된 이후에는, 팔꿈치 굴곡 초기 단계에서 유도된 %MVC BB가 다른 활성화 신호들과 유사하였다. 반면, EMG 유도 활성화는 팔꿈치 굴곡 동안 삼두근(TB)의 활동(%MVC TB )을 약 7.2%MVC TB 증가시켜, 초기 단계에서 모든 신호 중 가장 높은 관절 각가속을 나타냈다. 결론: 이러한 결과는 보조 손에서 가해지는 악력이 착용형 로봇 팔을 작동시키는 데 가장 효과적이며, 근육 준비와 기기와의 협응을 보다 효과적으로 향상시킬 수 있음을 시사한다.

운동 정확도를 향상시키기 위해서는 외골격 제어가 자연스러운 인간의 움직임을 고려해야 한다. 본 연구는 임피던스 제어 기반 외골격이 예측된 궤적에 근거하여 선제적으로 보조를 제공할 때, 강성(즉, 외골격이 기준 궤적을 따라가는 지속성)과 선제 오프셋(즉, 시간적으로 얼마나 앞서 움직이는지)이 운동 정확도에 미치는 영향을 조사하였다. 총 13명의 참여자가 외골격 보조 하에서 최대 자발적 수축의 15%에 해당하는 하중을 지닌 상태로 1.12초 동안 40°에서 135°까지 팔꿈치 굴곡을 수행하였다. 실험은 3가지 강성 수준(0.1, 0.2, 0.31 N m deg-1)과 2가지 선제 오프셋 수준(0.1 및 0.4 s)을 평가하였다. 결과는 강성이 낮고 덜 공격적인 선제 동작을 조합할 때 자세의 과소 추종(undershoot)이 나타나는 반면, 두 매개변수를 모두 증가시키면 과대 추종(overshoot)이 발생하며, 이는 강성이 더 높고 선제 동작이 더 공격적일수록 심화됨을 보여주었다. 운동 정확도를 향상시키기 위해서는 두 매개변수를 동시에 증가 또는 감소시키는 것을 피할 것을 제안한다.