3차원 모션 캡처는 신발의 운동학적 효과를 평가하는 데 어떻게 사용됩니까? 신발 성능 최적화

3차원(3D) 모션 캡처는 옵토일렉트로닉 시스템—일반적으로 적외선 카메라와 반사 마커—을 사용하여 실시간으로 하체의 공간 좌표를 매핑함으로써 신발의 운동학을 평가합니다.

이 기술은 걷거나 달리는 동안 다양한 신발 디자인이 운동 범위(ROM), 발 착지 패턴 및 보행 대칭성에 어떻게 영향을 미치는지 결정하기 위해 고관절, 무릎 및 발목 관절의 특정 움직임 각도를 추적합니다.

핵심 요점 3D 모션 캡처는 신발의 주관적인 "느낌"을 객관적이고 밀리미터 수준의 데이터로 변환합니다. 신발 디자인이 자연스러운 골격 정렬을 지지하는지, 아니면 장기적인 부상이나 비효율적인 움직임으로 이어질 수 있는 기계적 문제를 일으키는지 밝혀냅니다.

캡처 메커니즘

적외선 추적 시스템

운동학 데이터를 캡처하기 위해 연구자들은 사용자의 관절과 신발 장비의 주요 해부학적 랜드마크에 반사 마커를 부착합니다.

실험실 주변에 배치된 고정밀 적외선 카메라가 이러한 마커의 공간 좌표를 실시간으로 기록합니다.

고주파 데이터 수집

시스템은 흐림 없이 빠른 움직임을 캡처하기 위해 높은 주파수로 작동합니다.

이를 통해 움직임 궤적과 기계적 작업을 극도로 정밀하게 계산할 수 있어 보행의 미묘한 편차조차 기록됩니다.

하체 역학 분석

관절 운동 범위(ROM)

분석되는 주요 지표는 하부 운동학 사슬 전체의 운동 범위입니다.

시스템은 특히 고관절, 무릎 및 발목의 각도를 추적합니다. 신발이 자연스러운 움직임을 제한하는지, 또는 반대로 골격 구조에 스트레스를 줄 수 있는 과도한 관절 각도를 유발하는지 확인합니다.

보행 대칭성 및 케이던스

개별 관절을 넘어 모션 캡처는 전체적인 걷기 또는 달리기 사이클을 평가합니다.

걸음 길이 비대칭성 및 케이던스와 같은 매개변수를 정량화합니다. 이 데이터는 신발이 사용자가 한쪽 다리를 선호하게 하거나 자연스러운 리듬을 방해하는지 여부를 결정하는 데 중요합니다.

사지 스윙 빈도

모션 캡처는 신발의 무게와 같은 물리적 특성이 다리 스윙에 어떻게 영향을 미치는지 분석합니다.

신발이 고도로 자동화된 움직임 패턴을 방해하지 않는지 확인하여 사용자가 자연스러운 움직임 사이클을 유지하도록 합니다.

설계와 골격 건강 연결

정렬에 미치는 영향

수집된 데이터는 신발 구조가 골격 발달에 미치는 장기적인 영향을 평가하는 데 사용됩니다.

발 착지 패턴의 변화를 관찰함으로써 연구자들은 특정 디자인이 시간이 지남에 따라 골격 정렬을 어떻게 변경할 수 있는지 예측할 수 있습니다.

안정성 및 오류 감소

주로 운동학적이지만 시스템은 신발이 안정적인 플랫폼을 제공하는지에 의존합니다.

미끄럼 방지 밑창 및 아치 지지대와 같은 기능은 미끄러짐을 방지하는 데 필수적입니다. 이를 통해 기록된 관절 토크 계산 및 움직임 데이터가 진정한 것이며 사용자가 균형을 유지하기 위해 애쓰는 것의 결과가 아님을 보장합니다.

절충점 이해

운동학 대 운동 역학

모션 캡처는 힘(운동 역학)이 아닌 움직임(운동학)을 기록한다는 점을 구별하는 것이 중요합니다.

몸이 어떻게 움직이는지 추적하지만, 몸에 작용하는 지면 반발력(GRF)을 이해하기 위해 종종 힘판과 함께 사용해야 합니다. 모션 캡처만으로는 힘 분석에서 언급된 압력 분포를 측정할 수 없습니다.

실험실의 한계

데이터는 반사 마커를 사용하여 통제된 실험실 환경에서 수집됩니다.

밀리미터 단위로 정확하지만 이 설정은 실제 환경의 예측 불가능한 지형과 변수를 완벽하게 복제하지 못할 수 있습니다.

마커 배치 민감도

데이터의 정확성은 반사 마커의 정확한 배치에 크게 의존합니다.

피부나 신발에 마커를 배치할 때 약간의 편차가 실험 오류를 유발하여 관절 중심 계산을 왜곡할 수 있습니다.

목표에 맞는 올바른 선택

신발을 디자인하든, 훈련 장비를 선택하든, 환자 회복을 분석하든, 우선시하는 데이터는 달라질 것입니다.

주요 초점이 부상 예방이라면: 신발이 관절을 과도하거나 부자연스러운 각도로 강요하지 않도록 관절 운동 범위(ROM) 및 정렬에 대한 데이터를 우선시하십시오.
주요 초점이 재활이라면: 걸음 길이 비대칭성 및 보행 구조의 개선을 찾아 신발이 균형 잡힌 보행 패턴 복원에 도움이 되는지 확인하십시오.
주요 초점이 성능 효율성이라면: 사지 스윙 빈도 및 케이던스 데이터에 집중하여 신발의 무게와 구조가 운동 선수의 자연스러운 움직임 사이클을 방해하지 않는지 확인하십시오.

진정한 운동학적 평가는 단순히 움직임을 추적하는 것이 아니라 신발이 신체의 자연스러운 역학의 완벽한 확장 역할을 하는지 확인하는 것입니다.

요약 표:

분석된 지표	설명	주요 이점
관절 ROM	고관절, 무릎 및 발목 각도 추적	자연스러운 정렬을 보장하여 부상 방지
보행 대칭성	걸음 길이 및 케이던스 측정	걷기 또는 달리기 사이클의 불균형 식별
스윙 빈도	다리 스윙 속도 및 리듬 분석	신발 무게가 효율성에 미치는 영향 평가
공간 좌표	적외선 마커를 통한 실시간 매핑	객관적이고 밀리미터 수준의 정밀 데이터 제공

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참고문헌

Yuan Wang, Yaodong Gu. Understanding the Role of Children’s Footwear on Children’s Feet and Gait Development: A Systematic Scoping Review. DOI: 10.3390/healthcare11101418

이 문서는 다음의 기술 정보도 기반으로 합니다 3515 지식 베이스 .