전시물자 수송, 관리 및 탄약 분배작업 등에 의한 전투병력들에게 발생하는 요추 통증, 근골격계 손상 등의 허리 부상은 전투력 유지를 방해하는 비전투손실의 요인 중 하나이다. 이에 많은 연구 그룹에서 허리를 보조하는 외골격 로봇을 개발하여 군인, 산업 종사자 등을 대상으로 하여 다양한 환경에서 중량물을 다루는 신체를 보조하려는 지속적인 시도를 하였다.
이러한 허리 보조 외골격 로봇은 전자식 모터 등의 액추에이터를 사용한 능동형, 코일 스프링 등의 탄성체를 사용한 수동형으로 분류할 수 있다. 능동형 외골격 로봇은 사용자의 다양한 동작에 맞추어 여러가지 형태의 보조력 프로파일을 제공할 수 있으나 비교적 크고 무거우며 에너지 소모가 많다. 수동형 외골격 로봇은 가볍고 에너지 소모가 없으나 다양한 보조력 프로파일 제공이 어렵고 보조력 조절이 어렵다는 단점을 가진다.
다양한 중량물의 무게와 개인마다 다른 체중들에 의한 영향으로 작업 중 허리에서 발생하는 모멘트의 크기는 다양하다. 따라서 허리 보조 로봇이 신체에 제공하는 보조력의 크기는 넓은 범위에서 조절 가능해야 한다. 중량물의 무게 또는 체중에 맞게 충분한 보조력이 가해지지 않는다면 외골격 로봇에 의한 효과를 볼 수 없고, 과도한 보조력이 가해진다면 되려 외골격 로봇에 의해 부상이 발생하거나 불필요한 근피로를 유발시킬 수 있기 때문이다.
이러한 관점에서 본 연구는 탄성체를 활용하여 보조력을 제공하고 소형 모터를 활용하여 매우 적은 에너지 소모로도 보조력 크기 변경이 가능한 가변 중력보상 모듈을 활용한 유사수동형 허리 보조 외골격 로봇을 제시하며, 다양한 무게의 중량물을 들어올리는 정적 동작의 근활성도 측정 실험을 통해 로봇의 효용성을 평가한다.