将外骨骼框架直接嵌入鞋底可创建稳定、高性能的界面，高效地施加辅助扭矩，同时保持跑步者自然的步态。通过永久性地改造标准运动鞋，研究人员确保机械力直接传递到地面，避免了传统外部支架带来的滑动、皮肤摩擦或不适。
这种集成的首要目标是消除疼痛和机械不稳定的变量，确保实验数据反映真实的生理表现，而不是用户对不适设备的反应。
确保数据完整性
最小化实验噪声
在生物力学实验中，可靠的数据依赖于用户一致的行为。如果设备引起疼痛或滑动，用户会下意识地改变步态来补偿。
通过保持熟悉的鞋类力学，这种设计确保用户自然移动。这保证了在长时间优化训练期间收集的数据保持一致且具有科学有效性。
减少身体干扰
传统笨重的支架会产生压力点和皮肤摩擦，分散用户注意力并扭曲结果。
嵌入框架消除了这些外部接触点。这使得受试者能够完全专注于跑步任务，而不是处理设备的舒适度。
优化力传递
直接扭矩施加
为了有效，外骨骼必须有效地将能量从电机传递到地面。
嵌入框架确保辅助扭矩直接且稳定地施加到脚-地界面。这消除了基于绑带的系统中常见的“松动”或机械延迟。
处理高负载
仅靠标准鞋无法支撑先进外骨骼产生的力。
通过集成碳纤维板和专用连接点，改装后的鞋类可以承受高达54 Nm的峰值辅助扭矩。这增强了鞋子结构，能够处理远超正常人类输出的力。
利用现有的人体工程学
利用内置缓冲
运动鞋已经过减震和稳定性方面的工程设计。
该方法没有重新发明轮子，而是利用了鞋子固有的缓冲性。这在户外跑步的高冲击阶段保持了舒适性并保护了用户的关节。
保持自然运动
外部夹子会限制脚部的自然弯曲和滚动。
由于改装是内部进行的，鞋子保留了大部分原始轮廓。这支持了自然的户外运动，使得实验室外的测试环境更加真实。
理解权衡
改装的永久性
这种方法需要永久性地改造高性能跑鞋。
鞋类成为外骨骼系统的专用组件。它不能轻易地恢复为标准跑鞋用于休闲用途。
制造复杂性
集成碳纤维板和电缆附件比使用可调节绑带更复杂。
这需要精确的制造和组装，以确保力传递点与用户的解剖结构正确对齐。
为您的目标做出正确选择
- 如果您的主要重点是数据精度：选择嵌入式框架，以消除由不适或打滑引起步态改变。
- 如果您的主要重点是大功率应用：使用嵌入式设计，安全地传递高达 54 Nm 的扭矩而不发生结构失效。
- 如果您的主要重点是受试者舒适度：依靠此方法利用现有的鞋子缓冲并消除压力点。
成功的外骨骼测试不仅依赖于电机，还依赖于机器与人体的无缝集成。
总结表：
| 关键优势 | 功能性优势 | 对性能的影响 |
|---|---|---|
| 数据完整性 | 消除因疼痛/打滑引起的步态补偿 | 确保科学有效、无噪声的结果 |
| 力传递 | 直接将扭矩施加到地面 | 支持高达 54 Nm 的峰值辅助扭矩 |
| 人体工程学 | 利用内置鞋子缓冲 | 在冲击过程中保持舒适并保护关节 |
| 运动 | 保持鞋子原始轮廓和弯曲度 | 在户外环境中实现自然运动 |
与 3515 合作，提供高性能鞋类解决方案
作为服务于分销商和品牌所有者的大规模制造商，3515 提供所有鞋类产品的全面生产能力，其核心是我们旗舰的安全鞋系列。
无论您是正在开发集成外骨骼鞋类等前沿实验设计，还是需要我们广泛产品组合的大规模制造——包括工作靴和战术靴、户外鞋、训练鞋、运动鞋以及正装鞋——我们都有专业知识来满足您的多样化需求。
立即联系我们，讨论我们的制造卓越性如何将您的技术鞋类项目变为现实！
参考文献
- Ava Lakmazaheri, Steven H. Collins. Optimizing exoskeleton assistance to improve walking speed and energy economy for older adults. DOI: 10.1186/s12984-023-01287-5
本文还参考了以下技术资料 3515 知识库 .
