측정 방법 테스트 외골격의 적합성

대부분이 스프링이나 모터로 구동되는 외골격은 관절이 사용자의 관절과 정렬되지 않으면 통증이나 부상을 유발할 수 있습니다. 이러한 위험을 완화하기 위해 외골격과 이를 착용한 사람이 매끄럽고 조화롭게 움직이는지 테스트하는 새로운 측정 방법이 개발되었습니다.

이 방법은 영화 제작자가 컴퓨터 생성 캐릭터에 생명을 불어넣는 데 사용하는 모션 캡처 기술과 다르지 않은 광학 추적 시스템(OTS)입니다. OTS는 빛을 방출하고 관심 대상에 배열된 구형 마커에 의해 반사된 것을 캡처하는 특수 카메라를 사용합니다. 컴퓨터는 3D 공간에서 레이블이 지정된 개체의 위치를 ​​계산합니다. 이 접근 방식은 외골격의 움직임을 추적하고 사용자에게 고정된 "아티팩트"라고 하는 테스트 조각을 추적하는 데 사용되었습니다.

궁극적인 목표는 이 인공물을 사람에게 착용하고, 외골격을 착용하고, 인공물을 착용한 사람과 외골격의 차이를 비교하고, 서로 협력하여 움직이는지 확인하는 것입니다. 다르게 움직이거나 제대로 맞지 않으면 조정될 수 있습니다.

연구원들은 신체의 비교적 단순한 관절 중 하나인 무릎의 움직임을 포착하는 것을 목표로 했습니다. 새로운 접근 방식의 측정 불확실성을 평가하기 위해 테스트베드로 두 개의 인공 다리를 구성했습니다. 하나는 기성품 인공 무릎을 특징으로 하는 반면, 다른 하나는 실제를 더 가깝게 모방한 3D 인쇄 무릎을 통합했습니다. 금속 판은 또한 번지 코드로 다리에 고정되어 외골격 사지 또는 신체에 부착된 테스트 인공물을 나타냅니다. 다리와 판에 마커를 고정한 후 팀은 OTS와 디지털 각도기를 사용하여 전체 동작 범위에서 무릎 각도를 측정했습니다. 두 측정 세트를 비교함으로써 그들은 그들의 시스템이 다리 위치를 정확하게 추적할 수 있다는 것을 결정할 수 있었습니다. 테스트는 또한 그들의 시스템이 다리와 외골격판의 개별적인 움직임을 계산할 수 있음을 확인시켜 연구원들이 움직이는 동안 두 판이 얼마나 밀접하게 정렬되어 있는지 보여줄 수 있습니다.

실제 사람의 다리에 사용할 방법을 적용하기 위해 팀은 무릎 보호대와 같이 사용자의 허벅지와 정강이에 맞는 조정 가능한 인공물을 설계하고 3D 인쇄했습니다. 피부 자체의 탄력과 그 아래의 수축하는 근육으로 인해 변화하는 피부나 일부 사람들에게는 불편할 수 있는 꼭 끼는 옷과 달리 이 인공물은 다른 사람들에게 안정적이고 일관되게 마커를 배치할 수 있는 단단한 표면을 제공합니다. 팀은 무릎 인공물과 반사 마커로 장식된 전신 외골격을 인간 대상에 장착했습니다. OTS를 보면서 피험자는 여러 세트의 스쿼트를 수행했습니다. 테스트 결과 대부분의 경우 대상의 다리와 외골격이 조화롭게 움직이는 것으로 나타났습니다. 그러나 짧은 순간 동안 외골격은 움직이지 않았지만 대상의 몸은 움직였습니다. 이러한 일시 중지는 이 외골격이 작동하는 방식으로 설명할 수 있습니다.

추가 강도를 제공하기 위해 사람이 움직일 때 맞물리거나 풀리는 스프링을 사용합니다. 스프링이 모드를 전환하면 외골격이 일시 중지되어 사용자의 움직임에 일시적으로 저항합니다. 외골격 기능의 뉘앙스를 감지하여 새로운 측정 방법이 세부 사항에 대한 관심을 보여주었습니다.

원시 데이터만으로는 적합도가 적절한지 항상 알 수 없습니다. 방법의 정확성을 개선하기 위해 팀은 위치 데이터를 분석하기 위해 계산 알고리즘도 사용할 것입니다. 다음 단계는 팔, 엉덩이 및 기본적으로 외골격이 일직선상에 있어야 하는 모든 관절에 대한 인공물을 개발한 다음 유사한 테스트를 수행하는 것입니다.