기계식 조절 발목 메커니즘은 정적 장비와 동적 인간 현실 사이의 다리 역할을 합니다. 이는 족저굴곡/배측굴곡, 외전/내전, 내반/외반의 세 가지 중요한 차원에서 발의 위치를 수동 또는 자동으로 조정하는 필수 기능을 제공합니다. 이러한 다중 자유도 조정을 통해 연구자들은 엄격한 테스트를 넘어 실제 낙상과 관련된 정확한 발 자세를 복제할 수 있습니다.
정확한 미끄러짐 및 낙상 시뮬레이션에는 단순히 하향력뿐만 아니라 기하학적 충실도가 필요합니다. 발뒤꿈치 닿기 및 발가락 떼기와 같은 특정 보행 단계를 모방함으로써 이 메커니즘은 결과적인 미끄러짐 마찰 데이터가 실제 인간의 생체 역학적 특성과 밀접하게 일치하도록 보장합니다.
인간 생체 역학 복제
다방향 움직임 조정
인간의 발목은 복잡하며 단일 평면에서 움직이는 경우는 드뭅니다. 현실적인 움직임을 포착하기 위해 메커니즘은 외전 및 내전(좌우 회전)뿐만 아니라 내반 및 외반(안쪽 및 바깥쪽으로 굴림)도 조정해야 합니다.
또한 족저굴곡 및 배측굴곡을 관리하여 발의 상하 피치를 시뮬레이션합니다. 이러한 다중 자유도 조정 없이는 테스트 설정이 공간에서 발의 위치를 정확하게 나타낼 수 없습니다.
중요 보행 단계 시뮬레이션
미끄러짐은 균일하게 발생하지 않습니다. 특정 위험한 전환 지점에서 발생합니다.
이 메커니즘을 통해 실험 장비는 발뒤꿈치 닿기, 중간 지지, 발가락 떼기와 같은 뚜렷한 단계를 모방할 수 있습니다.
이러한 특정 순간에 대한 올바른 각도를 고정함으로써 연구자들은 미끄러짐이 시작될 가능성이 가장 높은 정확한 조건을 분리할 수 있습니다.
데이터 정확도에 미치는 영향
마찰 데이터를 현실과 일치시키기
이 메커니즘을 사용하는 궁극적인 목표는 유효한 미끄러짐 마찰 데이터를 생성하는 것입니다.
발목 각도가 잘못되면 신발과 바닥 사이의 접촉 면적이 잘못 표현됩니다.
이러한 각도를 정밀하게 조정함으로써 생성된 데이터는 실제 인간의 생체 역학적 특성과 일치하여 결과를 실제 안전 시나리오에 적용할 수 있습니다.
정밀 제어 옵션
참고 자료에 따르면 이러한 조정은 수동 또는 자동 조정을 통해 달성될 수 있습니다.
이러한 유연성을 통해 테스트 사례에 필요한 특정 자세를 일관되게 복제할 수 있어 데이터의 변동성을 줄일 수 있습니다.
고정 테스트의 위험 이해
단순화의 결과
테스트 메커니즘에 조절 가능한 발목이 없으면 일반적으로 고정되거나 평평한 방향으로 기본 설정됩니다.
조정 실패는 발이 항상 바닥에 평평하게 닿아 있다는 것을 의미하며, 이는 움직이는 사람에게 생물학적으로 부정확합니다.
이러한 고정된 설정에서 파생된 데이터는 인간의 생체 역학과 다를 가능성이 높아 미끄러짐 및 낙상 시뮬레이션의 신뢰성을 떨어뜨립니다.
연구에 대한 올바른 선택
시뮬레이션 데이터가 유효하고 방어 가능하도록 하려면 발목 메커니즘의 다음 응용 프로그램을 고려하십시오.
- 특정 사고 역학 재현에 중점을 두는 경우: 미끄러짐이 발생한 특정 보행 단계(예: 발뒤꿈치 닿기)에 존재하는 정확한 외전 및 내반 각도를 복제하도록 메커니즘을 구성합니다.
- 일반적인 생체 역학적 충실도에 중점을 두는 경우: 자동 조정 기능을 활용하여 족저굴곡에서 배측굴곡까지 전체 운동 범위에 걸쳐 데이터를 캡처합니다.
이 메커니즘은 테스트를 이론적 연습에서 현실적인 생체 역학 시뮬레이션으로 변환합니다.
요약표:
| 조정 차원 | 움직임 유형 | 생체 역학적 중요성 |
|---|---|---|
| 족저/배측굴곡 | 상하 피치 | 발뒤꿈치 닿기 및 발가락 떼기 단계 시뮬레이션 |
| 외전/내전 | 좌우 | 현실적인 수평 발 회전 캡처 |
| 내반/외반 | 안쪽/바깥쪽으로 굴림 | 일반적인 발목 굴림 낙상 패턴 복제 |
| 조정 방법 | 수동/자동 | 높은 정밀도 및 데이터 반복성 보장 |
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참고문헌
- Shuo Xu, Anahita Emami. Slip Risk Prediction Using Intelligent Insoles and a Slip Simulator. DOI: 10.3390/electronics12214393
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