Method Article

모션 캡처를 이용한 물체 줍기 작업의 3차원 운동학적 특성화

DOI:

10.3791/71054

⸱

May 15th, 2026

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Rehabilitation Research Institute of Singapore, Nanyang Technological University, 2Department of Rehabilitation Sciences, The Hong Kong Polytechnic University, 3Lee Kong Chian School of Medicine, Nanyang Technological University, 4Department of Orthopaedic Surgery, Woodlands Hospital, NHG Health

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

이 프로토콜은 물체 줍기 과제를 평가하기 위한 표준화된 전신 모션 캡처 접근법을 제시하며, 이 공통 기능 활동 중 독특한 움직임 전략과 보상 패턴을 정량적으로 어떻게 특징지을 수 있는지 보여줍니다.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

물체 줍기 작업은 일상생활의 기본 활동으로, 몸통, 하지와 상지의 협응, 균형, 시운동 제어를 하나의 생태학적으로 타당한 움직임으로 통합합니다. 관련성에도 불구하고, 전신 모션 캡처를 이용한 물체 획득 전략을 정량적으로 평가하는 표준화된 프로토콜은 여전히 제한적입니다. 이 프로토콜의 목표는 전신 3차원 모션 캡처를 이용한 물체 줍기 작업을 캡처하고 분석하는 표준화된 방법을 시연하고, 다양한 이동 전략을 식별하고 분류하는 방법을 보여주는 것입니다. 프로토콜은 참가자 준비, 포괄적인 마커 배치, 과제 수행, 대표적인 운동학 분석을 상세히 다룹니다. 30명의 참가자가 물체 줍기 과제를 수행했으며, 이 과정에서 14개의 운동학적 변수가 수집되었습니다. 움직임 전략은 스쿼트 우세, 힌지 우세, 하이브리드 패턴으로 분류되었으며, 이는 움직임 전략의 연속선상에서 구별되는 중간 접근법을 나타냅니다. 대표적인 결과는 전략 그룹 간 관절 운동학, 특히 무릎과 발목에서 명확한 차이를 보여주며, 몸통 움직임에서도 추가적인 기여가 있습니다. 우세 손과 비우세 손 조건의 차이는 보상적 움직임 적응에 대한 과제의 민감성을 더욱 보여줍니다. 이 프로토콜은 기능적 움직임 중 물체 집기 전략과 전신 협응을 평가하는 실용적이고 재현 가능한 틀을 제공합니다.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

인간 운동 평가는 근골격계 및 기능적 건강의 임상 및 연구 평가에서 중심적입니다. 전통적으로 움직임 평가는 주로 시각적 관찰에 의존해 왔으며, 이는 임상적으로는 가치가 있지만 본질적으로 주관적이고 평가자 경험에 영향을 받고, 미묘한 조정 패턴을 일관되게 포착하는 능력이 제한적이다. 마커 기반 및 무마커 시스템을 포함한 모션 캡처 기술은 접근성을 높이며 전신 움직임을 상세하고 정량적으로 분석할 수 있게 합니다 2,3,4,5.

이러한 도구들을 임상 및 연구 환경에 적용할 때, 사용 가능한 공간, 평가 시간, 과제 수행의 용이성과 같은 실질적 제약이 중요한 고려 사항이 됩니다. 따라서 간단하고 최소한의 설정이 필요하면서도 움직임 조정에 관한 풍부한 정보를 제공하는 기능적 작업은 특히 가치가 있습니다. 이 맥락에서 물건 줍기 과제는 통합된 전신 기능을 포착하는 간단하고 시간 효율적인 움직임을 나타냅니다. 이는 베르크 저역....

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Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

이 연구(IRB-2018-04-014)는 싱가포르 난양공과대학교의 기관심사위원회(기관심사위원회)의 승인을 받았으며, 1964년 헬싱키 선언 또는 이에 상응하는 윤리 기준에 따라 수행되었습니다. 모든 참가자는 참여 전에 서면 동의서를 제공했습니다.

1. 참가자 준비

참고: 이 과제는 참가자들이 편안한 속도로 바닥에서 표준화된 물건을 집어 들고 다시 일어나 7절에 설명한 대로 물건을 건네는 것을 포함합니다.

  1. 참가자에게 싱글렛과 가벼운 반바지를 착용하도록 요청하여 반사 마커를 정확히 배치하고 시각화할 수 있도록 하세요(그림 2A).
  2. 참가자가 맨발인지 확인하세요.
  3. 참가자에게 손목시계와 같은 반사 액세서리를 제거하도록 지시하세요.
  4. 모션 캡처 시스템에서 요구하는 참가자의 인체측정(예: 키, 몸무게)을 기록하고, 손 우위를 기록합니다.
    참고: 겸손함이 부족한 참가자의 경우, 싱글렛과 반바지 대신 전신 모션 캡처 수트를 사용할....

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Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

30명의 참가자가 물체 줍기 과제를 수행했으며, 이 과정에서 14개의 운동학 변수가 수집되었습니다. 참가자들은 이후 스쿼트 지배(그룹 1), 힌지 우세(그룹 2), 하이브리드 전략(그룹 3)으로 해석되는 세 가지 전략 그룹으로 분류되었으며, 이는 서로 다른 중간 접근법을 나타내는 움직임 전략의 연속선상에 따라 나뉘었습니다. 연령, 성별 분포, 키, 체중에 대해 그룹 간 통계적으로 유의한 차이는 관찰되지 않았습니다 (표 2). 모든 참가자는 오른손 주도자였다.

물체 인수 작업 중 그룹 단위 평균 관절 운동학이 표로 정리되었다 (표 3). 그룹 간 차이는 우세 손과 비우세 손 모두에서 무릎과 발목 관절에서 가장 두드러졌습니다. 무릎 굴곡 각도는 그룹별로 유의미하게 다르며(모두 p < 0.001), 효과량이 큽니다. 마찬가지로, 발목 관절 운동학은 .......

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Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

이 프로토콜은 전신 3차원 모션 캡처를 이용한 물체 줍기 작업을 캡처하고 분석하는 표준화된 접근법을 시연하며, 다양한 이동 전략을 정량적으로 어떻게 특징지을 수 있는지 보여줍니다. 참가자들은 표본 내에서 관찰된 뚜렷하고 중간 정도의 움직임 전략 패턴을 대표하도록 의도적으로 선별되고 그룹화되었습니다. 관절 운동학의 육안 검사 결과, 무릎 굽힘 크기가 주요 구별 특징이었으며, 중간 사례에서는 겹침이 관찰되었다. 따라서 전략은 스쿼트 우세, 힌지 우세, 하이브리드로 해석되었으며, 이산적인 생체역학 클래스보다는 움직임 접근법의 연속선체를 반영했다15.

이 전략 그룹 내에서 분석했을 때, 관절 운동학에서 명확한 차이가 관찰되었으며, 무릎과 발목에서 가장 두드러진 차이가 나타나고 몸통 움직임에서 추가적인 기여가 있었습니다. 비우세 손 사용 시 왼쪽 무릎 굴곡과 발목 배굴 증가는 2차 작업.......

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Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

저자들은 공개할 것이 없습니다.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

싱가포르 난양기술대학교에서 ABILITY 데이터셋 수집에 참여한 웨이 테크 앙 교수님과 전 팀원에게 감사의 말씀을 전합니다. 이 연구는 난양기술대학교(NTU), 과학기술연구청(A*STAR), NHG 헬스의 3자 협력기관인 싱가포르 재활연구소(Grant ID: 021099-00001)의 지원을 받았습니다. ChatGPT 5.2(OpenAI)는 범용 글쓰기 보조 도구로만 사용되었습니다. 초기 초안은 저자들이 작성했으며, ChatGPT가 문법을 다듬고 일관성을 향상시키는 데 사용되었습니다. 제안된 모든 수정은 저자들이 수동으로 검토하고 선택적으로 반영했습니다.

....

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
픽업 작업 상자해당 없음해당 없음70mm x 70mm x 70mm (Lx W x H)
폴리락틱산(PLA) 필라멘트(eSUN; 선전 에순 인더스트리얼 컴퍼니, 중국).
클러스터 마커콸리시스, AB· 160146 상체
& middot; 160145 하체<브르/> & 미드닷; 160149 클러스터용 슈퍼랩		군집은 상체 두 군집(상완)과 네 군집(허벅지, 두 명은 정강아지)으로 구성되었다.
클러스터 마커 (커스텀)해당 없음해당 없음손목(RFA, LFA)과 손(RHMC, LHMC)을 추적하기 위해 맞춤 설계된 클러스터 마커가 폴리락틱산(PLA) 필라멘트(eSUN; 선전 에순 인더스트리얼 컴퍼니, 중국).
컴퓨터 워크스테이션제네릭NA인텔 코어 i9 프로세서, 32GB RAM, 10TB 하드디스크, NVIDIA RTX2080
양면 접착 스킨 테이프콸리시스, AB160188 양면 접착 테이프마커 베이스를 피부에 부착할 때
힘판키슬러9260AA6형바닥 아래에 각각 각 발마다 각각 600 x 50mm 크기의 판 두 개가 박혀 있습니다.
저자극성 접착 피부 테이프3M미세공
표지판 기지옵티트랙M4 마커 베이스
모션 캡처 시스템콸리시스, ABMiqus 비디오
Aqus A12		x2, 풀 HD / 2 MP, 해상도 1920 이상; 1080< > x12, 12 MP 300fps, 해상도 4096 & 시간; 3072, 시야각 54 및 시간; 42 & deg; (모터 구동)
네오디뮴 자석제네릭해당 없음직경 15mm, 두께 1mm
Qualisys 트랙 매니저 (QTM)콸리시스, AB2019년 버전이 소프트웨어는 실험 중 움직임을 기록하고 데이터 후처리를 수행하는 데 사용됩니다.
역반사 마커옵티트랙12.7 mm (1/2) M4 마커
비주얼3DHAS-모션2021년 버전이 소프트웨어는 생체역학 모델링을 수행하고 관련 관절 각도를 생성하는 데 사용됩니다

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