내장형 힘 플레이트는 경사면에서의 미끄러짐 위험 평가를 위한 기본 데이터 캡처 도구 역할을 합니다. 이는 보행 중 지지 단계 동안 실시간 3차원 지면 반력(GRF)을 기록하여 보행 표면에 가해지는 물리적 요구량을 정량화하기 위해 수직 및 전후 방향의 전단력을 분리함으로써 작동합니다.
내장형 힘 플레이트의 주요 가치는 필요한 마찰 계수(RCOF)를 계산하는 데 필요한 운동학적 측정값을 제공하는 능력입니다. 이 지표는 사람이 안정성을 유지하는 데 필요한 정확한 마찰량을 정의하여 연구자가 미끄러짐 가능성을 직접 평가할 수 있도록 합니다.
필요한 운동학적 데이터 캡처
미끄러짐 위험을 이해하려면 먼저 사람이 지면과 상호 작용하는 방식을 정량화해야 합니다. 내장형 힘 플레이트는 이 분석에 필요한 세부 데이터를 제공합니다.
실시간 3D 측정
힘 플레이트는 단순히 무게를 감지하는 것이 아니라 실시간으로 3차원 지면 반력(GRF)을 수집합니다.
이를 통해 정적인 스냅샷이 아닌, 작용하는 힘의 완전한 그림을 파악할 수 있습니다.
전단력 및 수직력 분리
미끄러짐 분석의 경우 두 가지 특정 힘 구성 요소가 중요합니다. 수직력(하향 압력) 및 전후 방향 전단력(수평 밀기/제동).
이 두 가지 특정 힘의 비율은 미끄러짐을 예측하는 수학적 기초입니다.
지지 단계 분석
데이터 수집은 보행의 지지 단계, 즉 발이 지면과 접촉하는 정확한 순간에 초점을 맞춥니다.
이것이 마찰이 안정성에 관련된 유일한 시간 창이므로 모든 운동학적 측정의 초점이 됩니다.
원시 데이터에서 위험 분석까지
원시 힘 데이터만으로는 안전을 알 수 없습니다. 데이터를 신발과 경사면 간의 상호 작용을 평가하기 위한 실행 가능한 지표로 변환해야 합니다.
필요한 마찰 계수(RCOF) 계산
힘 플레이트의 운동학적 측정값은 필요한 마찰 계수(RCOF)를 계산하는 데 사용되는 주요 입력입니다.
RCOF는 보행자의 발이 미끄러지지 않고 움직임을 지지하는 데 필요한 최소 마찰을 나타냅니다.
미끄러짐 가능성 평가
RCOF를 분석함으로써 연구자는 신발 밑창과 보행 표면 간의 상호 작용 힘을 평가할 수 있습니다.
RCOF가 바닥의 사용 가능한 마찰을 초과하면 미끄러짐 가능성이 크게 증가합니다.
분석 제약 조건 이해
내장형 힘 플레이트는 정확하지만 데이터를 올바르게 해석하려면 측정하는 것과 측정하지 않는 것을 이해하는 것이 중요합니다.
수요 측정, 공급 측정 아님
힘 플레이트는 보행자가 바닥에 가하는 수요(얼마나 많은 마찰이 필요한지)를 측정합니다.
바닥 재료 자체의 사용 가능한 마찰을 측정하는 것이 아니라, 보행자의 움직임이 안전보다 더 많은 마찰을 요구하는지 여부를 식별합니다.
목표에 맞는 올바른 선택
힘 플레이트의 역할을 이해하면 특정 목표에 따라 데이터를 효과적으로 적용할 수 있습니다.
- 생체 역학 연구가 주요 초점이라면: 힘 플레이트를 사용하여 전후 방향 전단력을 분석하여 다양한 경사 각도에서 보행이 어떻게 변하는지 이해합니다.
- 안전 평가가 주요 초점이라면: 플레이트에서 파생된 필요한 마찰 계수(RCOF)에 초점을 맞춰 특정 경사 각도가 표준 신발에 대해 높은 미끄러짐 가능성을 초래하는지 여부를 결정합니다.
내장형 힘 플레이트는 지지 단계 동안 특정 상호 작용 힘을 분리함으로써 주관적인 관찰을 객관적이고 정량화 가능한 위험 평가로 변환합니다.
요약 표:
| 주요 지표 | 힘 플레이트에서 제공하는 데이터 | 미끄러짐 분석에서의 중요성 |
|---|---|---|
| 수직력 | 지지 중 하향 압력 | 마찰 계산을 위한 수직력 기준선 설정 |
| 전단력 | 수평 밀기/제동 힘 | 바닥 표면에 가해지는 물리적 요구량 식별 |
| RCOF | 전단력 대 수직력의 비율 | 사람이 미끄러지는 것을 방지하는 데 필요한 최소 마찰 |
| 지지 단계 | 실시간 3D 운동학적 데이터 | 접촉 순간의 중요한 상호 작용 힘 캡처 |
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참고문헌
- Amitava Halder, Chuansi Gao. Gait Biomechanics While Walking Down an Incline After Exhaustion. DOI: 10.1007/s10694-023-01402-x
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