통합 플레이트가 있는 센서 트레드밀은 정밀한 운동 역학 실험실 역할을 합니다. 선수가 특정 고성능 신발을 착용한 상태에서 지면 반발력(GRF)을 실시간으로 측정하여 작동합니다. 3차원 힘 벡터 데이터를 고주파로 캡처함으로써 이러한 장치는 움직이는 동안 신발이 물리적 스트레스를 어떻게 처리하고 지면과 상호 작용하는지에 대한 자세한 분석을 제공합니다.
이러한 시스템의 핵심 가치는 주관적인 느낌에서 객관적인 정량화로의 전환입니다. 충격 흡수 및 에너지 반환과 같은 특정 운동 역학 지표를 분리하여 신발 디자인이 운동 능력을 향상시키거나 부상 위험을 완화하는지 과학적으로 검증합니다.
운동 역학 성능 분석
3차원 데이터 캡처
표준 트레드밀과 달리 이러한 장치는 내장된 플레이트를 사용하여 3차원으로 데이터를 기록합니다. 이를 통해 분석가는 단순히 하향 힘뿐만 아니라 달리는 동안 발생하는 제동력 및 추진력을 관찰할 수 있습니다.
실시간 샘플링
시스템은 높은 샘플링 주파수로 작동하여 미세한 움직임도 놓치지 않도록 합니다. 이 고충실도 데이터는 고속 운동 중에 발생하는 급격한 힘 변화를 포착하는 데 필수적입니다.
착지 주기 분석
충격 흡수 평가
중요한 응용 분야는 지면 접촉 순간을 평가하는 것입니다. 플레이트는 초기 충격 스파이크를 측정하여 신발이 운동선수의 관절을 보호하기 위해 충격력을 얼마나 효과적으로 완화하는지 디자이너가 결정할 수 있도록 합니다.
에너지 효율 측정
분석은 보행 주기의 푸시 오프 단계로 확장됩니다. 시스템은 지면에 효과적으로 가해진 힘을 측정하여 에너지 방출 효율을 정량화하는 데 도움을 주어 신발이 추진력을 얼마나 잘 지원하는지 나타냅니다.
일관성 및 대칭성 평가
비대칭 감지
통합 플레이트는 왼쪽 및 오른쪽 발에 대한 독립적인 데이터를 제공합니다. 이를 통해 대칭성을 객관적으로 평가하고 신발 디자인이 의도치 않게 운동선수의 보행 불균형을 유발하는지 확인할 수 있습니다.
비교 벤치마킹
이러한 시스템을 통해 맨발로 달리거나 프로토타입 신발을 신고 달리는 것과 같은 다른 신발 조건 간의 직접적인 비교가 가능합니다. 이 비교 데이터는 특정 디자인 요소가 기본 운동 기술 및 안정성에 어떻게 영향을 미치는지 보여줍니다.
한계 이해
힘 대 압력 분포
플레이트와 압력 매트를 구별하는 것이 중요합니다. 플레이트는 총 지면 반발력(GRF) 측정에 뛰어나지만, 전용 압력 감지 매트처럼 밑창 전체의 압력 분포(히트맵과 같은)를 일반적으로 보여주지는 않습니다.
실험실 환경 요인
트레드밀에서 수집된 데이터는 통제된 환경을 나타냅니다. 일관된 테스트에는 훌륭하지만, 야외 달리기 환경에서 발견되는 가변적인 지형과 예측 불가능한 조건을 완벽하게 재현하지 못할 수 있습니다.
프로젝트에 적용하는 방법
주요 초점이 부상 예방인 경우:
충격 흡수 능력을 극대화하고 충격 스파이크를 줄이기 위해 지면 접촉 단계에 대한 데이터를 우선적으로 고려하십시오.
주요 초점이 속도 및 성능인 경우:
푸시 오프 단계 지표를 분석하여 신발이 에너지 반환 및 추진 효율을 극대화하도록 하십시오.
주요 초점이 재활 또는 교정인 경우:
대칭 데이터에 집중하여 신발이 좌우 측면 간의 균형 잡힌 하중을 촉진하도록 하십시오.
실시간 3D 힘 데이터를 활용하면 신발 디자인을 예술에서 정밀 과학으로 전환할 수 있습니다.
요약 표:
| 지표 범주 | 캡처된 주요 데이터 | 신발 디자인의 주요 이점 |
|---|---|---|
| 운동 충격 | 지면 반발력 (GRF) | 충격 흡수 및 쿠셔닝 효과 정량화 |
| 에너지 반환 | 추진력 및 제동력 | 푸시 오프 중 에너지 방출 효율 측정 |
| 보행 균형 | 좌우 대칭 데이터 | 부상 방지를 위해 디자인으로 인한 불균형 식별 |
| 3D 벡터 | 수직, 내측, 외측 힘 | 신발-지면 상호 작용에 대한 고충실도 통찰력 제공 |
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참고문헌
- Johnnidel Tabucol, Andrea Zucchelli. The Functionality Verification through Pilot Human Subject Testing of MyFlex-δ: An ESR Foot Prosthesis with Spherical Ankle Joint. DOI: 10.3390/app12094575
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