고정 스트랩과 패딩 시스템은 로봇 외골격과 인체 사이의 중요한 인터페이스 역할을 합니다. 이 구성 요소는 장치가 의도한 대로 작동하도록 프레임을 착용자의 허리, 허벅지 및 종아리에 고정합니다. 이들의 주요 성능 역할은 걷기와 같은 동적 움직임 중에 로봇 프레임의 미끄러짐을 최소화하여 기계적 효율성과 사용자 안전에 직접적인 영향을 미치는 것입니다.
핵심 요점: 고성능 고정 시스템은 장치와 신체 간의 물리적 불일치를 최소화하는 데 필수적입니다. 미끄러짐을 방지함으로써 시스템은 효과적인 재활을 위해 토크가 관절로 효율적으로 전달되도록 보장하는 동시에 부상으로부터 사용자를 보호합니다.
기계적 효율성 극대화
물리적 불일치 줄이기
재활 로봇의 성능은 로봇의 기계적 관절과 사용자의 생물학적 관절 간의 정렬에 달려 있습니다.
고정 시스템은 미끄러짐을 최소화하여 이 정렬을 유지하는 데 중요한 역할을 합니다. 움직이는 동안 프레임이 이동하면 "물리적 불일치"가 발생하여 로봇의 움직임이 사용자의 의도된 경로에서 분리됩니다.
토크 전달 최적화
로봇이 재활을 지원하려면 사지를 움직이기 위해 힘을 생성해야 합니다.
안정적인 부착은 토크가 액추에이터에서 사용자 관절로 효율적으로 전달되도록 합니다. 스트랩이 느슨하거나 시스템이 너무 많은 움직임을 허용하면 기계적 에너지가 손실되어 지원이 덜 효과적입니다.
사용자 안전 및 편안함 보장
피부 마찰 방지
금속 또는 플라스틱 부품과 인체 피부 사이의 인터페이스는 부상의 일반적인 원인입니다.
패딩 시스템은 신체적 불편함과 피부 마찰을 방지하는 보호층 역할을 합니다. 이는 반복적인 마찰이 피부 손상을 일으킬 수 있는 동적 보행 중에 특히 중요합니다.
신체 부위 전반의 안정화
효과적인 시스템은 외골격을 여러 지점, 즉 허리, 허벅지, 종아리에 고정합니다.
이 다점 보안은 다리 전체에 힘을 고르게 분산시킵니다. 보행 주기 동안 장치가 안정적으로 유지되어 사용자의 균형을 잃게 할 수 있는 위험한 이동을 방지합니다.
절충안 이해
강성 대 편안함
더 단단한 스트랩 시스템은 토크 전달을 개선하지만 사용자 편안함과의 절충이 발생합니다.
미끄러짐을 멈추기 위해 스트랩을 너무 세게 조이면 순환이 제한되거나 압력이 가해질 수 있습니다. 과제는 통증 없이 강성을 제공하는 고정 메커니즘을 찾는 것입니다.
패딩 두께 대 제어
패딩은 편안함을 증가시키지만 시스템에 순응성(부드러움)을 도입합니다.
더 두꺼운 패딩은 팔다리에 전달될 힘의 일부를 흡수하여 토크 전달의 직접성을 약간 줄일 수 있습니다. 너무 부드러운 시스템은 편안하게 느껴질 수 있지만 정밀한 기계적 지원을 제공하는 데는 성능이 떨어질 수 있습니다.
목표에 맞는 올바른 선택
가장 효과적인 재활 로봇을 선택하거나 설계하려면 기계적 요구 사항과 인간 요인 간의 균형을 맞춰야 합니다.
- 기계적 효율성이 주요 초점인 경우: 관절로의 최대 토크 전달을 보장하기 위해 미끄러짐을 최소화하는 고정 시스템을 우선시하십시오.
- 환자 순응도 및 안전이 주요 초점인 경우: 마찰을 방지하고 물리적 불일치를 최소화하여 불편함을 줄이는 고품질 패딩 재료를 우선시하십시오.
가장 효과적인 시스템은 동력을 전달하기에 충분히 안정적으로 프레임을 안정화하는 동시에 치료 기간 동안 착용하기에 충분히 편안하게 유지합니다.
요약 표:
| 성능 요소 | 주요 영향 | 주요 이점 |
|---|---|---|
| 고정 스트랩 | 프레임 미끄러짐 최소화 | 효율적인 토크 전달 보장 |
| 패딩 시스템 | 마찰/압력 흡수 | 피부 마찰 방지 및 편안함 향상 |
| 정렬 | 물리적 불일치 감소 | 기계적 관절과 생물학적 관절 동기화 |
| 안정성 | 다점 고정 | 동적 움직임 중 균형 유지 |
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참고문헌
- Toshiaki Tanaka, Takahiro Miura. Influence of Varied Load Assistance with Exoskeleton-Type Robotic Device on Gait Rehabilitation in Healthy Adult Men. DOI: 10.3390/ijerph19159713
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