Welche Rolle Spielen Angepasste Stützschuhe Und Flexible Gurte Bei Exoskeletten? Verbesserung Von Drehmoment & Sicherheit

Angepasste Stützschuhe und flexible Verbindungsgurte fungieren als primäre physische Schnittstelle zwischen dem menschlichen Benutzer und dem Exoskelett für die unteren Gliedmaßen. Ihre zentrale Aufgabe ist die effektive Übertragung des mechanischen Drehmoments vom Roboter auf die Gliedmaßen des Benutzers unter Beibehaltung der strukturellen Integrität des kombinierten Mensch-Maschine-Systems.

Der kritische Wert dieser Komponenten liegt in der Zuverlässigkeit: Sie verhindern ein Verrutschen der Verbindung und eine Fehlausrichtung der Gelenke, wodurch sichergestellt wird, dass die Roboterleistung in sicheres, effektives Rehabilitationstraining umgewandelt wird und nicht in verschwendete Bewegung oder potenzielle Verletzungen.

Die Mechanik der Interaktion

Effiziente Drehmomentübertragung

Der grundlegende Zweck eines Exoskeletts ist die Anwendung von Kraft, um den Benutzer bei der Bewegung zu unterstützen. Die Schuhe und Gurte dienen als Übertragungssystem für diese Energie.

Sie sind für die effektive Übertragung des vom Roboter erzeugten mechanischen Drehmoments direkt auf die unteren Gliedmaßen verantwortlich. Ohne diese sichere Verbindung würde die Leistung des Roboters nicht in menschliche Bewegung umgesetzt.

Schaffung eines konsistenten Systems

Damit ein Exoskelett funktioniert, müssen Mensch und Maschine als eine Einheit agieren. Diese Komponenten binden die beiden Entitäten zu einem einzigen, konsistenten Mensch-Maschine-System.

Indem sie die Lücke zwischen biologischem Gewebe und mechanischer Struktur schließen, ermöglichen sie es dem Exoskelett, als echte Erweiterung des Körpers zu fungieren.

Gewährleistung von Systemstabilität und Sicherheit

Verhinderung von Gelenkfehlausrichtungen

Ein großes Risiko bei der Verwendung von Exoskeletten ist die Fehlausrichtung zwischen den Gelenken des Roboters und denen des Benutzers.

Angepasste Stützschuhe bieten eine stabile Verankerung, die hilft, die korrekte Gelenkausrichtung aufrechtzuerhalten. Dies verhindert Abweichungen während der Bewegung, die zu ineffektivem Training oder körperlicher Belastung führen könnten.

Beseitigung von Verbindungsverrutschen

Während dynamischer Bewegungen können lose Verbindungen dazu führen, dass das Gerät auf der Haut verrutscht.

Flexible Verbindungsgurte sind so konzipiert, dass sie das Gerät fest sichern und ein Verrutschen der Verbindung verhindern. Dies stellt sicher, dass die vom Roboter bereitgestellte Unterstützung während des gesamten Gehzyklus konstant bleibt.

Verständnis der Herausforderungen der Schnittstelle

Die Notwendigkeit der Anpassung

Generische Komponenten bieten oft nicht die rigorose Unterstützung, die für die Drehmomentübertragung erforderlich ist.

Die Referenz hebt maßgeschneiderte Stützschuhe hervor, was impliziert, dass eine individuelle Passform erforderlich ist, um den Benutzer vollständig zu schützen. Eine schlechte Passform beeinträchtigt die Fähigkeit, Ausrichtungsabweichungen zu verhindern.

Die Rolle der Flexibilität

Obwohl das Ziel eine starre Unterstützung ist, müssen die Gurte flexibel bleiben.

Diese Flexibilität ermöglicht eine komfortable Interaktion mit Weichteilen, während sie dennoch robust genug ist, um Kräfte zu übertragen. Die Herausforderung besteht darin, die Gurte fest genug anzuziehen, um ein Verrutschen zu verhindern, ohne die Durchblutung einzuschränken oder Schmerzen zu verursachen.

Optimierung der Mensch-Maschine-Verbindung

Um sicherzustellen, dass das Exoskelett seine vorgesehene Rehabilitationsfunktion erfüllt, müssen Sie die Qualität dieser Schnittstellenpunkte priorisieren.

Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf Kraftübertragung liegt: Stellen Sie sicher, dass die flexiblen Verbindungsgurte fest angezogen sind, um Leistungsverluste durch Verrutschen zu verhindern.
Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf Benutzersicherheit liegt: Priorisieren Sie die Passform der angepassten Stützschuhe, um die Gelenkausrichtung strikt einzuhalten und Verletzungen vorzubeugen.

Der Erfolg jedes Exoskeletts für die unteren Gliedmaßen beruht nicht nur auf dem Motor, sondern darauf, wie sicher dieser Motor mit dem menschlichen Körper gekoppelt ist.

Zusammenfassungstabelle:

Komponente	Hauptfunktion	Auswirkung auf die Interaktion
Angepasste Stützschuhe	Stabile Verankerung und Gelenkausrichtung	Verhindert Gelenkfehlausrichtung und gewährleistet strukturelle Integrität.
Flexible Verbindungsgurte	Mechanische Drehmomentübertragung	Verhindert Verrutschen und sichert die Mensch-Maschine-Verbindung.
Mensch-Maschine-Schnittstelle	Physische Energieübertragung	Wandelt Roboterleistung in sichere, effektive Bewegung um.

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Referenzen

Denis Mosconi, Adriano A. G. Siqueira. Exploring Human–Exoskeleton Interaction Dynamics: An In-Depth Analysis of Knee Flexion–Extension Performance across Varied Robot Assistance–Resistance Configurations. DOI: 10.3390/s24082645

Dieser Artikel basiert auch auf technischen Informationen von 3515 Wissensdatenbank .