고토크 액추에이터는 효과적인 인간 증강의 근본적인 동력원입니다. 이는 특히 스쿼트 상승 단계와 같이 까다로운 활동 중에 발목에 가해지는 막대한 관절 부하를 상쇄하는 데 필요한 최대 전력을 생성하기 때문에 필수적입니다. 이러한 고토크 기능이 없으면 장치는 의미 있는 신체적 지원을 제공할 만큼 충분한 힘을 생성할 수 없습니다.
고토크 액추에이터는 단순히 미는 것 이상의 역할을 합니다. 신체의 요구를 반영합니다. 인간의 생체 역학과 일치하는 정밀한 토크 곡선을 출력함으로써 이러한 구성 요소는 근육의 신장성 및 단축성 단계 모두에서 적극적으로 작업량을 공유하여 대사 비용을 직접적으로 낮추고 피로를 완화합니다.
힘의 생체 역학
상승 단계 정복
발목 보조 장치에 가장 중요한 순간은 스쿼트 상승 단계입니다.
이 동작 중에 발목 관절은 극복하기 위해 상당한 힘이 필요한 막대한 부하를 받습니다. 고토크 액추에이터는 동작의 이 고강도 구간에서 사용자를 지원하는 데 필요한 최대 전력을 제공합니다.
인간의 움직임과 일치
순수한 힘은 자연스러운 움직임에 반하면 효과가 없습니다.
이러한 액추에이터는 인간의 생체 역학과 직접적으로 일치하는 정밀한 토크 곡선을 출력하도록 설계되었습니다. 이를 통해 기계적 지원이 자연스럽게 느껴지고 사용자의 의도된 움직임과 완벽하게 동기화됩니다.
생리적 부담 감소
근육 부하 공유
효과적이려면 보조 장치는 생체 근육의 진정한 파트너 역할을 해야 합니다.
고토크 액추에이터는 착용자의 근육이 부담하는 물리적 작업을 효과적으로 공유합니다. 이는 동작의 신장성(근육 길이 증가/하강) 및 단축성(근육 길이 감소/상승) 단계 모두에서 지원을 제공합니다.
대사 비용 절감
이 지원의 궁극적인 목표는 사용자의 에너지를 절약하는 것입니다.
기계적 작업을 생체 근육에서 액추에이터로 오프로드함으로써 장치는 활동의 전반적인 대사 비용을 직접적으로 낮춥니다. 이러한 에너지 소비 감소는 근육 피로의 시작을 지연시키는 데 중요합니다.
절충안 이해
정밀도의 요구 사항
고토크는 필수적이지만 제어 정확도에 대한 의존성을 만듭니다.
정밀한 토크 곡선이 없는 고토크 액추에이터는 도움이 되기보다는 방해가 될 수 있습니다. 전력 출력이 사용자의 생체 역학과 엄격하게 일치하지 않으면 장치가 사용자와 충돌하여 피로를 줄이는 대신 증가시킬 수 있습니다.
전력 대 동기화
고전력의 존재는 타이밍 오류의 결과를 증폭시킵니다.
장치는 신장성 및 단축성 지원 간에 원활하게 전환되어야 합니다. 토크 전달의 지연 또는 불일치는 특히 스쿼트 중에 발생하는 막대한 부하 하에서 사용자의 안정성을 방해할 수 있습니다.
목표에 맞는 올바른 선택
고토크 발목 보조의 이점을 극대화하려면 특정 성능 목표를 고려하십시오.
- 주요 초점이 최대 근력이라면: 특히 스쿼트 상승 단계에서 막대한 관절 부하를 상쇄할 수 있는 액추에이터를 우선시하십시오.
- 주요 초점이 지구력이라면: 대사 비용을 최소화하기 위해 장치가 신장성 및 단축성 작업을 효과적으로 공유하도록 조정되었는지 확인하십시오.
고토크 액추에이터는 발목 보조 장치를 수동적인 지지대에서 인간의 에너지를 보존하는 능동적인 엔진으로 변화시킵니다.
요약표:
| 기능 | 발목 보조 장치에 대한 이점 |
|---|---|
| 최대 전력 출력 | 스쿼트 상승 단계에서 막대한 관절 부하를 성공적으로 상쇄합니다. |
| 정밀한 토크 곡선 | 기계적 지원이 자연스러운 인간 생체 역학과 일치하도록 보장합니다. |
| 단계 동기화 | 신장성(길이 증가) 및 단축성(길이 감소) 근육 단계를 모두 지원합니다. |
| 부하 공유 | 생체 대사 비용을 직접적으로 줄이고 근육 피로를 지연시킵니다. |
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참고문헌
- 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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