본 논문에서는 Foot Placement Estimator (FPE)를 사용하여 point foot을 갖는 이족 로봇의 3차원 시뮬레이션을 진행하고 이족로봇의 균형유지를 연구하였다. FPE 방법은 에너지 보존에 근거한 제어 방법으로서 보행 중인 로봇의 모든 에너지가 위치 에너지로 변환되는 지점에 로봇이 발을 디뎌 몸체가 넘어지지 않고 균형을 유지하며 이동하도록 하는 제어방법이다. 본 연구에서는 로봇이 이동하지는 않고 제자리에서 균형을 유지하며 서 있는 시뮬레이션을 진행하였다. 이를 위해 point foot을 갖는 6자유도 이족 로봇을 모델링하였으며 바닥과의 접촉 및 마찰 환경을 구현하였다. 로봇의 무게는 1kg이며 지면과 무게 중심점과의 거리는 1m로, 무게중심점은 로봇 몸체의 정 중앙에 위치하도록 설계하였다. 다음으로 로봇 몸체의 각속도와 직선속도 그리고 무게 중심점의 높이로 부터 FPE 지점을 계산하고 로봇이 해당 지점을 디뎌 균형을 유지하게 끔 하였다. 몸체의 초기 각도를 $5^{\circ}$, $-5^{\circ}$로 변화시키며 시뮬레이션 한 결과, 모든 초기 조건에서 로봇이 쓰러지지 않고 자세의 균형을 유지하며 서 있는 것을 확인할 수 있었다.
기능성 발보조기는 신발 착용 시 발바닥과 직접 접촉되어 비정상적인 신체 분절의 교정 및 발의 기능을 향상시킬 뿐만 아니라 체중 및 균형을 유지시키고 약화된 부위를 지지함으로써 사람의 직립자세 유지를 위한 균형 유지에 많은 도움이 된다. 이에 본 사례 연구에서는 보행 안정성을 비롯한 충격 흡수 기능을 수용할 수 있는 기능성 발보조기가 족부 형태 및 재질에 따라 신체의 균형유지에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. 사람의 평균 무게 중심점의 흔들림 속도(sway velocity)를 이용한 균형감각 자세유지도의 고찰을 통해 족부형태별, 기능성 보조기의 재질에 따른 신체의 균형능력에 미치는 영향을 비교 평가한 결과, 안정한 상태에서 눈을 뜬 자세에서만 유의(p<0.006)한 결과를 나타냈으며, 이 자세에서 발의 형태별로 구분하여 통계 처리한 결과, 정상족(p<0.010), 편평족(p<0.000), 요족(p<0.003)의 순으로 나타났다. 그리고 기능성 발보조기의 재질에 따른 발의 형태별 균형에 미치는 영향을 분석한 결과, 연성재질은 정상의 발에서 그리고 경성재질은 편평족과 요족에 있어서 균형유지에 효과가 있는 것으로 나타났다.
최근 평균수명의 연장에 따른 사회 노년층의 증가로 낙상사고의 빈도가 높아지고 있으며, 또한 교통사고 발생이 빈번함에 따라 전정계 이상 및 체성감각계의 기능 손상에 의한 자세균형 환자가 점점 증가하고 있는 추세이며, 이러한 균형 제어력의 소실이 환자의 재활치료에 많은 어려움을 초래하고 있다. 자세균형제어에 관한 연구는 주로 힘판을 이용하여 특정 감각시스템으로부터의 입력을 제한하거나 외력에 의해 평형 유지를 방해했을 때, 신체 전이(displacement), 압력중심의 움직임(Center Of Pressure; COP), 자세 유지 시 작용하는 근육의 활동전위 등을 측정하는 연구와 더불어 균형에 어려움을 느끼는 환자를 위한 바이오피드백(Biofeedback)을 적용한 연구가 보고되고 있다.(중략)
본 연구는 관절가동범위 및 근력강화운동, 반복적인 과제-지향적 활동으로 구성된 복합운동프로그램을 뇌졸중 환자에게 2년 4개월 동안 적용하여 상지 기능 및 균형 능력에 미치는 효과를 알아보고자 하였다. 연구대상자는 뇌졸중으로 인한 좌측 편마비 증상을 보이는 68세 여성으로 매 회기 1시간씩, 주 3회, 2년 4개월 동안 복합운동프로그램을 수행하였다. 대상자의 상지 기능은 브론스트롬의 손 회복 단계와 상지 회복단계, Fugl-Meyer Assessment of Motor Function, 뇌졸중 상지기능검사로, 균형 능력은 Tinetti Gait & Balance Scale로 평가하였다. 연구 결과 대상자의 상지 기능과 균형 능력이 유지 및 향상 되었다. 이를 통하여 만성 뇌졸중 환자에서 상지 및 균형 능력의 유지 및 증진을 위한 지속적인 복합 운동프로그램 수행의 유효성을 확인할 수 있었다.
무인 헬리콥터의 자세 정보를 계측할 수 있는 액체형 균형센서의 특성에 대해 연구하였다. 액체형 균형센서는 시간경과에 따른 누적오차가 없으므로 헬리콥터에 장착하면 장시간동안 균형을 유지시킬 수 있다. 제작된 균형센서의 각 전극에서 측정된 전압으로부터 기울어진 각도를 추정하기 위해 균형센서를 전기적으로 해석하고 측정된 전압과 각도사이의 환산모델을 유도하였다. 구해진 환산모델의 정확성을 실험을 통하여 입증하였다.
본 연구의 목적은 청주시의 주택문제에 대한 특별한 해결책을 논의한다기보다는 문제를 바라보는 새로운 프로세스를 형성하여 도시내부 문제해결을 위한 UD 모형을 적용하고 검증하는 것이다. 모든 도시는 성장과 쇠퇴의 주기가 있듯이 청주라는 공간도 현재의 물리적인 경계를 유지하면서 영원히 성장할 수 없으며, 성장의 한계에 이르게 되고, 시스템 내부의 피드백구조의 역동성에 의해 동태적인 균형상태를 지향하게 된다. UD 모형을 통해서 본다면 청주의 경우도 향후 50년간은 인구, 주택, 산업 모든 측면에서 성장을 이루게 될 것으로 보인다 2055년 이후에는 그 증가율이 정차 감소하여 균형상태를 유지하게 되다가 한 시점에 이르러서는 내부 stock 변수들의 인과관계에 의해 청주의 매력도는 주변지역으로 이전되게 될 것이다. 거시적으로 보았을 때 청주의 경우도 적정수준에서 이러한 추세를 따라가기 때문에 청주시의 UD 적용의 유용성은 입증되었다고 말할 수 있겠다. 더불어 민감도 분석에서 사용한 변수들의 조정에서 나왔듯이 주택과 관련된 정책을 펼칠 때, 시스템 내부적인 변수를 조정하는 정책을 펼쳐 나갈 때 청주라는 공간은 주택분야뿐 아니라 도시전체시스템의 동태적 균형상태를 유지해 나갈 수 있을 것으로 나타났다.
선박이나 항공기의 안정성 유지를 위하여 컨테이너나 화물의 무게 균형을 유지하도록 적재해야 한다. 컨테이너의 적재 알고리즘은 NP 문제로 알려져 있으며 몇 가지 휴리스틱 방법이 연구되었다. 선박이나 비행기에 보관할 컨테이너는 부피와 무게가 균일하다는 특징이 있는데 이를 이용하면 좀 더 쉬운 적재 방법을 찾을 수 있다. 본 논문에서는 물체의 부피와 무게가 균일할 때 무게 균형을 위한 알고리즘을 제안한다. 적재 공간은 m * n 메쉬의 특수한 구조라고 가정한다 (이때, m과 n은 모두 홀수이다). 이 경우, 본 논문에서는 Greedy 알고리즘을 제안하였고 물체의 개수가 몇 개이든 언제나 무게 균형을 유지하는 적재 장소를 찾을 수 있다는 점에서 그 알고리즘이 최적임을 증명하였다. 제안된 알고리즘은 적재 알고리즘 및 부하 균형 문제와 같은 여러 공학 문제에서 활용될 수 있다.
소금은 공기나 물과 마찬가지로 사람이 생명을 유지하는 데에 없어서는 안 될 중요한 물질이다. 즉 체액의 삼투압의 균형유지, 신경이나 근육의 활동조절 등을 통하여 생명유지에 중요한 역할을 수행한다. 즉 영양분을 운반하거나 신진 대사를 하거나 노폐물 등 물질이 이동될 때에는 삼투압이 근 구실을 하게 되는데 소금은 이와 같은 체액의 삼투압이 균형을 유지할 수 있도록 하는 것이다. 이외에 소금은 위액의 염산이 되어 살균 작용이나 소화작용을 도와준다. 또한 소금은 간접적으로 적혈구의 생성을 도우며 발한 작용을 통하여 체온의 적절한 유지 기능도 가지고 있다. 이외에 최근 여러 사람이 이용하고 있는 죽염의 기능성 여부에 대하여도 과학적인 규명이 필요한 것으로 보인다.
낙상은 노인에서 중요한 건강문제와 직결된다. 노인의 활동력 저하와 노화로 인한 생리학적 변화는 균형과 기능적 가동성 감소를 초래하고 낙상의 주요 요인이 된다. 노년기의 신체활동은 근력유지뿐만 아니라 균형감각 같은 신경계의 기능유지를 위해서도 필요하다. 노화 되어감에 따라 활동이 줄어들고 대근의 활동보다는 소근의 활동을 중심으로 소일하는 경우가 대부분이다. 따라서 신체의 운동범위가 좁아짐에 따라 활동할 때 신체균형감각이 둔화되어 낙상을 일으키게 되고 심각한 사회적 문제를 초래하게 된다. 그러므로 노인의 낙상방지와 생활의 질적 향상을 위해 적당한 강도의 운동과 균형수행력을 향상시키는 훈련이 필요하다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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