인체 부하와 피로도를 이용한 작업 자세 및 동작 평가 방법 연구

Abstract

요약문 현재 다양한 산업 직종에서 산업노동자들에게 많은 종류의 안전사고들이 발생하고 있다. 그 중에 산업현장에서 근골격계 질환이 가장 많이 발생 했으며, 이를 예방하기 위한 작업자의 자세를 측정한 인간공학적 작업 분석 및 평가에 대한 연구가 이루어지고 있다. 대표적인 연구로는 OWAS 자세평가와 RULA 자세평가가 있다. 두 가지 자세평가 모두 특별한 기구 없이 관찰만으로 작업자세를 분석한다. RULA 평가는 신체의 상지(몸통, 팔)에 위치가 주요 평가의 항목이고 OWAS 평가는 신체의 상지, 하지, 허리가 주요 평가 항목이다. 두 자세 평가는 평가의 결과로 위험수준을 인체에 부하가 가장 적게 1단계부터 부하가 가장 많이 걸리는 4단계까지 네 가지 단계로 나누어 평가한다. 기존의 연구들은 평가를 위해 작업을 먼저 수행하고 그 것을 카메라로 촬영하여 눈으로 보고 평가하므로 Simulation을 하지 않는다. 또한 작업 자세(인체의 위치)에 대한 정보로만 단계를 구별해 평가하므로 특정 위치에 얼마만큼의 부하가 걸리는지에 대한 계산을 하지 않는다. 본 연구에서는 기존 논문의 상기 문제를 해결하고자 동역학적 Simulation을 통해 인체 관절에 걸리는 부하와 같은 객관적 지표로 자세를 평가하는 방법을 연구하였다. 본 연구에서는 인체를 Link와 Joint로 이루어진 다관절 로봇으로 모델링하여 인체 관절에서의 힘과 토크를 계산하는 인체 동작 Simulation을 진행한다. 작업 자세를 평가하기 위해 필요한 인체 관절에 걸리는 부하(Torque), 부하에 대한 일률(Power), 피로량 이 세 가지 지표를 인체 동작 Simulation으로 구할 수 있고 세 가지 지표의 값을 기존 연구의 결과와 비교하여 작업 자세 및 동작 평가의 타당성을 증명하였다.