The purpose of this research is to analyze the energetic features of loaded gait subjected to the trunk flexion change. The feature of gait is analyzed by comparing the impulse, momentums and mechanical works between normal and loaded gait. For analysis, human gait is modeled as a simple mechanical system. Typical simple mechanical system is the simplest walking model like inverted pendulum. Merit of simplest model is able to predict energetic features of human gait like impulse, momentum and mechanical work.
However, this model has a defect due to the assumption and simplification. It is because this model has in-stantaneous collision by simultaneous push-off and heel-strike impulses, so gravitational effect was ignored during a step-to-step transition. To work out this problem, Yeom proposed finite collision model for the double support phase of human walking. This model can analyze the gravitational effect on the center-of-gravity during the double support phase. Based on this model, energetic feature of loaded gait subjected to the trunk flexion change will be analyzed.
To analyze the human gait, experiment was performed with 7 subjects comprised of trained active-duty sol-diers 5 and graduate students discharged from active service 2. Through this, we measured the ground reaction forces and kinematic data and calculated the collision impulses and mechanical work.
The result shows mechanical work done during single support phase is always close to zero to minimize total net work. In other word, it means that human walk efficiently to minimize total net works in case of loaded gait. Furthermore, energy influx for walking occurs at double support phase. Therefore, it can be seen that most of the process is almost performed in the double support phase.
이 연구의 목적은 허리각도 변화에 따른 하중 보행의 에너지 측면에서의 분석에 있다. 이는 보행시 발생하는 충격량, 운동량, 역학에너지의 분석을 통해 진행하였으며 분석을 위해 인버티드 펜듈럼 형태의 간단한 역학 보행을 모델링하였다. 이 모델의 장점은 실제사람의 보행시 발생하는 충격량, 운동량, 역학에너지와 유사한 데이터를 얻는데 있다. 하지만, 이 모델은 여러가지 가정과 단순화에 의해 단점을 가지고 있다. 이는 모델의 양발지지구간에서의 시간이 거의 순간적이기 때문에 중력에 의한 충격량이 반영되지 않기 때문이다. 따라서, 이러한 단점을 해결하기 위해 제안된 유한충돌모델을 통해 하중 하 보행의 에너지 측면에서의 특징을 분석하였다.
분석을 위해 현역 군인 5명, 2년 이상의 군 경험이 있는 대학원생 2명을 포함하여 총 7명을 대상으로 실험을 진행하였다. 실험을 통해 지면반력과 키네매틱 데이터를 얻었으며 충격량, 운동량 그리고 역학 에너지를 계산하였다.
연구 결과 하중 하 보행에서도 한 다리지지구간에서 유입되는 에너지는 거의 없는 것으로 나타났다. 즉, 하중 하 보행이 일반적인 보행과 동일하게 에너지 소모를 최적화하며 걷는다는 것을 의미한다. 이는 하중 하 보행시 허리각도를 변화시켰을 때에도 동일한 결과가 나타났다. 이를 통하여 사람의 보행에 필요한 에너지 유입은 양발지지구간에서만 이루어 지기 때문에 매우 중요한 이벤트라고 할 수 있다.
