외골격 실험에서 높이 보상 폼 패드의 목적은 무엇인가요? 생체 역학 데이터의 유효성 보장

높이 보상 폼 패드는 실험의 유효성을 유지하기 위해 사용되는 중요한 제어 변수입니다. 이는 보조되지 않은 신발 밑창에 부착되어 다리 길이를 동일하게 만들어 반대쪽 다리에 착용한 외골격의 추가 높이를 보정합니다.

신체적인 높이 불일치를 중화함으로써 이 패드는 측정된 노력 감소가 사용자의 균형을 잡으려는 자연스러운 시도 때문이 아니라 장치의 토크 보조 때문임을 보장합니다.

실험 무결성의 메커니즘

사용자가 단측 외골격을 착용할 때, 장치는 종종 보조되는 발의 밑창에 두께를 추가합니다. 이는 즉각적인 다리 길이 불일치를 만듭니다.

높이 보상 폼 패드는 이러한 불균형을 제거합니다. 보조되지 않은 신발에 부착함으로써 연구자들은 착용자가 중립적이고 수평적인 자세를 유지하도록 보장합니다.

보상이 없으면 참가자는 똑바로 서기 위해 몸을 기울이거나 자세를 조정해야 합니다.

이는 특히 스쿼트와 같은 동적 움직임 중에 생체 역학적 편차를 유발합니다. 신체는 높이 차이를 관리하기 위해 자연스럽게 체중을 이동시켜 부자연스러운 움직임 패턴을 만듭니다.

이러한 실험의 목표는 외골격의 토크 지원 효율성을 측정하는 것입니다.

폼 패드를 사용함으로써 연구자들은 자세 보정의 "노이즈"를 제거합니다. 이는 근육 활동 및 대사 비용의 변화가 기계가 제공하는 지원의 직접적인 결과임을 보장합니다.

참가자가 끊임없이 균형을 잡으려고 하면 안정성을 유지하기 위해 에너지를 소비합니다.

이 추가적인 에너지 소비는 외골격이 제공하는 실제 대사 절감을 가릴 수 있습니다. 데이터는 장치의 효율성이 아니라 사용자의 균형 잡기 노력의 반영이 됩니다.

생체 역학적 편차는 불균일한 높이를 보상하기 위해 근육이 다르게 작동하도록 강제합니다.

이는 표적 근육의 실제 부하 감소가 아닌 보상 안정화를 반영하는 근전도(EMG) 판독 결과를 초래합니다.

생체 역학 분석에 중점을 둔 경우:

대사 효율성에 중점을 둔 경우:

데이터의 무결성은 장치의 성능을 사용자의 신체적 불균형 보정 필요성과 분리하는 데 달려 있습니다.

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Prakyath Kantharaju, Myunghee Kim. Reducing Squat Physical Effort Using Personalized Assistance From an Ankle Exoskeleton. DOI: 10.1109/tnsre.2022.3186692

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