발목 외골격에 경량 합성 로프를 사용하는 목적은 무엇인가요? 토크 및 사용자 민첩성 향상

발목 외골격에서 경량 합성 로프의 주요 목적은 장치의 질량을 크게 줄이면서 발목 관절을 가로질러 효율적인 토크 전달을 가능하게 하는 것입니다. 발뒤꿈치 부분을 보우덴 케이블 시스템에 연결함으로써 이 로프는 지렛대 원리를 사용하여 무거운 강성 연결 부품의 부담 없이 기계적 당김을 지지력으로 변환합니다.

높은 인장 강도와 낮은 질량을 균형 있게 맞춤으로써 합성 로프는 움직이는 동안 사용자의 부담을 주지 않는 내구성 있는 구조적 지지력을 제공하는 중요한 엔지니어링 과제를 해결합니다.

토크 전달 메커니즘

지렛대 원리

로프는 기계적 이점을 만들기 위해 발뒤꿈치에 전략적으로 설치됩니다. 발뒤꿈치를 당김으로써 시스템은 지렛대 원리를 사용하여 발목 중심을 가로질러 효과적으로 토크를 전달합니다. 이는 보행을 보조하는 데 필요한 회전 운동으로 선형 힘을 변환합니다.

보우덴 케이블과의 통합

이 로프는 보우덴 케이블 시스템의 최종 연결부 역할을 합니다. 액추에이터에서 생성되어 케이블을 통해 전달된 힘을 발뒤꿈치에서 직접 작용으로 변환하여 원활한 에너지 전달을 보장합니다.

재료 선택이 중요한 이유

대사 비용 최소화

무거운 외골격은 사용자가 단순히 장치를 들고 다니는 데 에너지를 더 많이 소비하게 할 수 있습니다. 합성 로프는 금속 막대나 기어에 비해 시스템의 전체 무게를 줄이기 위해 특별히 사용됩니다. 이러한 경량 설계는 착용자의 대사 부담을 최소화하는 데 도움이 됩니다.

구조적 신뢰성 보장

낮은 무게에도 불구하고 이 재료는 높은 인장 강도 때문에 선택됩니다. 보행은 빈번하고 강렬한 인장 응력을 발생시킵니다. 장치가 구조적으로 신뢰할 수 있고 안전하게 유지되도록 하려면 로프는 이러한 반복적인 고하중 사이클을 견뎌야 합니다.

절충점 이해

인장력에 대한 의존성

강성 부품과 달리 로프는 당겨질 때만 힘을 전달할 수 있습니다. 시스템은 작동을 위해 전적으로 인장 응력에 의존합니다. 이는 보행의 특정 단계(예: 푸시오프) 동안 능동적인 지원에는 효과적이지만 압축력에 대한 지지는 제공하지 못한다는 것을 의미합니다.

응력 하에서의 내구성

참고 자료에서 "구조적 신뢰성"을 강조하지만, 로프에 의존한다는 것은 특정 마모 프로파일을 의미합니다. 강렬하고 빈번한 응력을 받기 때문에 시스템의 수명은 최대 하중 하에서 늘어나거나 끊어지는 것에 대한 로프의 저항성에 전적으로 달려 있습니다.

디자인에 대한 올바른 선택

웨어러블 로봇의 전송 시스템을 평가할 때 구성 요소가 전력과 사용성을 어떻게 균형 있게 맞추는지 고려하십시오.

사용자 민첩성이 주요 초점이라면: 관성과 착용자의 피로를 줄이기 위해 경량 합성 재료를 우선시하십시오.
힘 전달이 주요 초점이라면: 선택한 재료가 지렛대 시스템의 최대 토크 요구 사항을 고장 없이 처리할 수 있는 충분한 인장 강도를 가지고 있는지 확인하십시오.

이상적인 디자인은 합성 로프의 유연성을 활용하여 사용자에게 거의 무게가 느껴지지 않는 견고한 지지력을 제공합니다.

요약 표:

특징	발목 외골격에서의 이점
재료	경량 합성 로프
기계적 원리	지렛대 원리 (토크 전달)
주요 장점	질량 감소 및 대사 비용 절감
힘 유형	높은 인장 강도 (인장 전용)
주요 목표	보행 푸시오프 중 효율적인 에너지 전달

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