초록
본 논문은 장비의 동작분석기법을 이용하여 운전자가 핸들을 돌릴 때 팔의 관절 운동에 대한 생체역학적 해석을 수행하였다. 모형 운전석에서 운전자가 핸들을 돌릴 때 모션 캡쳐(motion capture) 시스템을 이용하여 팔의 3차원 운동궤적을 구하고, 이 결과를 이용하여 팔의 근-골격계 모델에 대한 역기구학 해석과 역동역학 해석을 수행함으로써 팔 관절의 변위와 관절 토크의 크기를 계산하였다. 각 관절의 회전 운동은 동시에 복합적으로 발생하며, 관절 운동의 크기의 관점에서 팔꿈치 관절의 회내-회외, 어깨 관절의 내전-외전, 굴곡-신전, 손목 관절의 굴곡-신전 등이 주요한 운동임을 확인할 수 있었다. 모형 운전석의 운전 자세, 핸들의 각도 및 좌석에 대한 상대적 위치와 관련된 설계변수에 대한 관절운동의 민감도 해석을 통하여 운전 자세와 핸들의 위치가 조향 동작에 미치는 영향을 정량적으로 분석하였다.
Biomechanical analysis of arm motion during steering was performed using a motion analysis technique. Three-dimensional position data for each part of arm are fed into an interactive model combining a musculoskeletal arm model and the mechanical steering system to calculate joint angles and torques using inverse kinematic and dynamic analyses, respectively. The analysis shows that elbow pronation/supination, wrist flexion/extension, shoulder adduction/abduction, and shoulder flexion/extension have significant magnitudes. Sensitivity analysis of the arm joint motion with respect to seating posture and steering wheel configuration is carried out to investigate the qualitative influence of the seating posture and driver's seat configuration on the steering behavior.
