固定带和衬垫系统是机器人外骨骼与人体之间的关键接口。这些组件将框架固定在穿着者的腰部、大腿和小腿上，以确保设备按预期运行。它们的主要性能作用是最大限度地减少动态运动（如行走）期间机器人框架的滑动，这直接影响机械效率和用户安全。
核心要点：高性能的固定系统对于最大限度地减少设备与身体之间的物理不匹配至关重要。通过防止滑动，该系统确保动力扭矩有效地传递到关节以实现有效的康复，同时保护用户免受伤害。
最大化机械效率
减少物理不匹配
康复机器人的性能取决于机器人机械关节与用户生物关节之间的对齐情况。
固定系统通过最大限度地减少滑动来维持这种对齐，起着至关重要的作用。当框架在运动过程中移位时，会产生“物理不匹配”，使机器人的运动与用户预期的路径脱钩。
优化动力扭矩传递
机器人要辅助康复，就必须产生力量来移动肢体。
牢固的连接可确保动力扭矩从执行器有效地传递到用户的关节。如果绑带松动或系统允许过多的移动，机械能就会损失，从而降低辅助效果。
确保用户安全和舒适
防止皮肤擦伤
金属或塑料部件与人体皮肤之间的接口是受伤的常见来源。
衬垫系统充当保护层，以防止身体不适和皮肤擦伤。这在动态行走中尤其关键，因为重复的摩擦否则会损伤皮肤。
跨身体节的稳定
有效的系统在多个点固定外骨骼：腰部、大腿和小腿。
这种多点固定可将力均匀分布在腿部。它确保设备在整个步态周期中保持稳定，防止可能导致用户失去平衡的危险移位。
理解权衡
刚性与舒适性
虽然更紧的绑带系统可改善扭矩传递，但它会带来与用户舒适度之间的权衡。
过度收紧绑带以阻止滑动可能会限制血液循环或引起压力点。挑战在于找到一种提供刚性而不引起疼痛的固定机制。
衬垫厚度与控制
衬垫增加了舒适度，但它会给系统带来顺应性（柔软性）。
较厚的衬垫可能会吸收一些原本 intended 为肢体提供的力，从而略微降低动力传递的直接性。过于柔软的系统可能感觉舒适，但在提供精确的机械辅助方面性能不佳。
为您的目标做出正确选择
要选择或设计最有效的康复机器人，您必须平衡机械需求与人为因素。
- 如果您的主要重点是机械效率：优先考虑最大限度地减少滑动以确保最大动力扭矩传递到关节的固定系统。
- 如果您的主要重点是患者依从性和安全性：优先考虑高质量的衬垫材料，以防止擦伤并最大限度地减少物理不匹配以减轻不适。
最有效的系统应足够牢固地稳定框架以传递动力，同时又足够舒适，可以佩戴整个治疗过程。
总结表：
| 性能因素 | 主要影响 | 关键优势 |
|---|---|---|
| 固定带 | 最大限度地减少框架滑动 | 确保有效的动力扭矩传递 |
| 衬垫系统 | 吸收摩擦/压力 | 防止皮肤擦伤并提高舒适度 |
| 对齐 | 减少物理不匹配 | 使机械关节与生物关节同步 |
| 稳定性 | 多点锚定 | 在动态运动中保持平衡 |
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参考文献
- Toshiaki Tanaka, Takahiro Miura. Influence of Varied Load Assistance with Exoskeleton-Type Robotic Device on Gait Rehabilitation in Healthy Adult Men. DOI: 10.3390/ijerph19159713
本文还参考了以下技术资料 3515 知识库 .
