轻质聚乙烯泡沫衬垫的主要作用是作为坚固的外骨骼结构与用户胫骨之间的保护界面。通过将机械力分布到更大的表面积上，它可以显著降低局部压力，防止皮肤擦伤，并确保设备在长时间佩戴过程中保持舒适。
核心要点
在踝关节外骨骼设计中，衬垫并非奢侈品，而是人机界面的功能性必需品。它协调了设备的机械刚性与用户的生物脆弱性，防止受伤并实现长时间使用。
优化人机界面
机械外骨骼与人体之间的相互作用取决于力的传递方式。
增加接触面积
外骨骼的刚性部件必须对腿部施加力才能发挥作用。如果没有干预，这种力会集中在胫骨的特定小点上。聚乙烯泡沫增加了设备与骨骼之间的有效接触面积。
降低局部压力
通过将载荷分布到更宽的表面积上，泡沫降低了施加在皮肤上的峰值压力（压力 = 力 / 面积）。这种降低对于防止压疮的发生至关重要，尤其是在设备压迫胫骨的地方。
伤害预防和可用性
除了简单的力学原理，衬垫在生物保护和用户依从性方面也起着至关重要的作用。
防止皮肤擦伤
外骨骼涉及动态运动，这可能导致设备与腿部之间产生摩擦。泡沫的柔性缓冲特性充当了牺牲层，吸收微小运动以防止皮肤擦伤。
促进长时间使用
如果用户无法在所需时间内佩戴设备，那么该设备就没有效果。通过提高整体舒适度，泡沫衬垫消除了身体刺激这一限制因素，从而可以长时间使用，而不会感到疲劳或疼痛。
理解设计约束
尽管益处显而易见，但衬垫的集成涉及必须平衡的特定设计考量。
轻质材料的必要性
衬垫必须轻质，以避免给腿部增加不必要的重量。沉重的衬垫会增加行走的代谢成本，抵消外骨骼带来的效率提升。
平衡保护与体积
泡沫必须足够厚以提供缓冲，但又足够薄以保持流线型轮廓。这确保了设备仍然是一个灵活的人机界面，而不会变得碍事。
为您的目标做出正确的选择
在评估或设计踝关节外骨骼时，请考虑衬垫策略如何与您的具体目标保持一致。
- 如果您的主要重点是用户安全：优先考虑泡沫覆盖区域完全延伸到胫骨接触区域的设计，以消除所有高压点并防止压疮。
- 如果您的主要重点是设备效率：确保使用的聚乙烯泡沫严格“轻质”，以最大限度地提高舒适度，同时不增加用户必须携带的附加重量。
踝关节外骨骼的成功最终取决于一个无缝的界面，该界面在为用户提供动力的同时保护用户。
总结表：
| 特征 | 外骨骼界面中的功能 | 对用户的益处 |
|---|---|---|
| 表面积扩展 | 将力分布到胫骨上 | 降低局部峰值压力 |
| 缓冲效果 | 吸收机械振动和摩擦 | 防止皮肤擦伤和压疮 |
| 材料重量 | 超轻质聚乙烯泡沫 | 最大限度地降低行走的代谢成本 |
| 界面轮廓 | 纤薄、高密度衬垫 | 保持设备的移动性和贴合度 |
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参考文献
- Luis Filipe Pratas Quinto, Miguel Silva. Development and Functional Evaluation of a Passive Ankle Exoskeleton to Support Military Locomotion. DOI: 10.3849/aimt.01536
本文还参考了以下技术资料 3515 知识库 .
