부트 및 정강이 부품은 외골격과 인체 사이의 중요한 물리적 인터페이스 역할을 합니다. 주요 기능은 모터에서 생성된 기계적 동력을 사용자의 하체로 안전하게 전달하는 것입니다. 단순한 부착을 넘어, 이러한 부품의 구조적 설계는 시스템의 전반적인 효율성, 안정성 및 착용자의 신체적 편안함을 결정합니다.
모터는 원시 에너지를 제공하지만, 부트와 정강이 부품은 해당 에너지가 얼마나 효과적으로 활용되는지를 결정합니다. 이들은 동력 전달 효율성과 기술에 대한 사용자의 최종 수용 여부를 결정하는 요소입니다.
상호 작용의 역학
인간과 기계의 연결
부트와 정강이 부품은 단순히 수동적인 부착물이 아닙니다. 이들은 로봇 시스템과 인간 골격 사이의 능동적인 연결 고리입니다.
이들은 외골격과 사용자가 하나의 통합된 단위로 움직이도록 보장하는 주요 접점 역할을 합니다.
기계적 동력 전달
이러한 부품의 핵심 작동 기능은 동력 전달입니다.
이들은 액추에이터(모터)에서 생성된 힘을 다리로 직접 전달해야 합니다. 이 연결이 느슨하거나 설계가 잘못되면, 기계적 보조가 사용자에게 도움이 되기 전에 손실됩니다.
중요 설계 요소
구조적 무결성 및 효율성
부트 및 정강이 부품의 설계는 시스템의 효율성에 직접적인 영향을 미칩니다.
안정적이고 잘 구조화된 인터페이스는 모터의 에너지가 최소한의 손실로 움직임으로 변환되도록 보장합니다. 구조는 관련된 힘을 변형 없이 처리할 수 있을 만큼 견고해야 합니다.
사용자 편안함 보장
증강 발목 외골격에서 편안함은 기계만큼 기능적으로 중요합니다.
부품은 작동 중에 통증이나 부상을 방지하기 위해 압력을 고르게 분산해야 합니다. 편안함을 무시한 설계는 결국 사용자 피로 또는 장치 거부로 이어질 것입니다.
안정성 및 안전
안정성은 정강이 부품, 부트 및 다리 사이의 안정적인 착용 결과입니다.
적절한 안정성은 움직이는 동안 장치가 움직이는 것을 방지하며, 이는 일관된 성능과 사용자 안전에 필수적입니다.
설계 절충점 이해
편안함 대 전달의 균형
최대 동력 효율을 위해 다리를 단단히 고정하는 것과 편안함을 위해 충분히 느슨하게 착용하는 것 사이에는 종종 긴장이 존재합니다.
너무 단단한 인터페이스는 동력을 완벽하게 전달할 수 있지만 시간이 지남에 따라 착용하기 어려워질 수 있습니다. 반대로, 부드러움에만 초점을 맞춘 설계는 시스템에 "유격"을 발생시켜 외골격의 효과를 감소시킬 수 있습니다.
인지된 가치에 대한 영향
참고 자료는 이러한 부품이 착용자에게 "최종 인지된 가치"를 결정한다고 강조합니다.
모터나 소프트웨어가 얼마나 발전했든 상관없이, 부트와 정강이 부품이 불편하거나 불안정하면 사용자는 전체 시스템을 실패로 간주할 것입니다.
목표에 맞는 올바른 선택
증강 발목 외골격을 평가하거나 설계할 때, 물리적 인터페이스의 품질이 가장 중요합니다.
- 시스템 효율성이 주요 초점이라면: 최대 동력 전달을 보장하기 위해 장치와 다리 사이의 움직임을 최소화하는 구조 설계를 우선시하십시오.
- 사용자 채택이 주요 초점이라면: 이러한 요소가 장치의 가치에 대한 사용자의 인식을 주도하므로, 착용감의 편안함과 안정성에 집중하십시오.
성공은 원시 기계적 동력을 인간 신체의 원활하고 안정적인 확장으로 변환하는 데 달려 있습니다.
요약 표:
| 부품 | 주요 기능 | 주요 설계 영향 |
|---|---|---|
| 부트 부품 | 하단 고정 및 동력 전달 | 전달 효율성 및 발 안정성 |
| 정강이 부품 | 상부 다리 인터페이스 및 레버리지 | 압력 분산 및 구조 정렬 |
| 결합 인터페이스 | 인간-기계 동기화 | 전반적인 시스템 안전성 및 사용자 수용 |
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참고문헌
- Roberto Leo Medrano, Elliott J. Rouse. The economic value of augmentative exoskeletons and their assistance. DOI: 10.1038/s44172-023-00091-2
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