安全靴に統合された圧力インソールは、移動可能な高精度センシングシステムとして機能し、地面反力（GRF）を取得し、足底圧分布をリアルタイムで監視するように設計されています。フットウェアにセンサーアレイを直接埋め込むことで、これらのデバイスは歩行サイクルの継続的なセグメンテーションを可能にし、作業者が環境内を自然に移動する際に、特に踵接地などの重要な瞬間を特定します。
従来の生体力学ラボでは、被験者が歩ける場所を制限する固定機器に依存しています。圧力インソールは、この制約を排除し、産業用生産経路の実際の物理的需要を反映した人間工学データを収集できるようにします。
測定のメカニズム
動的負荷の取得
これらのインソールは、統合されたアレイセンサーを利用して、足のどこに圧力が分散しているかをマッピングします。ユーザーが移動すると、センサーはリアルタイムで負荷の移動を検出し、力がいかに地面に適用されているかの動的な画像を提供します。
歩行サイクルのセグメンテーション
インソールの主な機能の1つは、歩行パターンを個別のフェーズに分解することです。踵接地などの特定のイベントを特定することで、システムは分析のために作業者の動きの構造化されたタイムラインを作成します。
ラボと現実のギャップを埋める
固定式フォースプレートを超えて
実験室の設定では、「フォースプレート」は床に固定されており、被験者は特定のターゲットに踏み込む必要があります。これはしばしば、人工的または変更された歩行パターンにつながります。
無制限の産業評価を可能にする
統合インソールにより、作業者は実際の生産経路に沿って自由に移動できます。この自由により、取得された人間工学評価データが本物であり、シミュレーションではなく、実際の作業条件を代表していることが保証されます。
生データから生体力学的洞察へ
筋骨格モデルの強化
収集されたデータ、特にGRFと歩行タイミングは、高度な計算モデルの重要な入力として機能します。これらのモデルは、生センサーデータを使用して、関節トルクや身体への圧縮負荷などの内部物理的ストレスを計算します。
傷害と回復の定量化
標準的な人間工学を超えて、この技術は身体的傷害によって引き起こされる運動制限を客観的に測定するために使用されます。これは、安全担当者や臨床医が、歩行改善を目的としたリズミカルな触覚キューなどの介入の効果を評価するのに役立ちます。
トレードオフの理解
データ処理要件
インソールは必要な生データをキャプチャしますが、それ自体では「安全性」スコアを出力しません。データは、関節ストレスと傷害リスクに関する有意義な洞察を導き出すために、筋骨格モデルに供給される必要があります。ハードウェアの価値は、信号を解釈するために使用されるソフトウェアモデリングの品質に大きく依存します。
目標に合った適切な選択をする
この技術が評価ニーズに適しているかどうかを判断するには、特定の目標を検討してください。
- 現実的な人間工学評価が主な焦点である場合：統合インソールを選択して、作業者の自然な動きを変更することなく、実際の生産経路での本物のデータをキャプチャします。
- 傷害リハビリテーションが主な焦点である場合：歩行リズム追跡を利用して、運動制限を客観的に定量化し、身体的介入の進捗状況を監視します。
測定を床から足に移すことで、安全評価を静的なスナップショットから、作業者の健康の動的で継続的な評価に変換します。
概要表：
| 特徴 | ラボ用フォースプレート | 統合圧力インソール |
|---|---|---|
| 可動性 | 床に固定；移動制限あり | 移動可能；産業用経路で制限なし |
| データキャプチャ | 単一ステップまたは特定ターゲット | リアルタイムでの連続歩行監視 |
| 現実性 | 人工的/変更された歩行パターン | 本物の自然な動きのデータ |
| コアメトリクス | 地面反力（GRF） | GRF、足底圧、歩行フェーズ |
| 主な用途 | 静的生体力学研究 | 動的産業人間工学評価 |
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参考文献
- Susanne Niehaus, Sascha Wischniewski. Human-centred design of robotic systems and exoskeletons using digital human models within the research project SOPHIA. DOI: 10.1007/s41449-022-00335-5
この記事は、以下の技術情報にも基づいています 3515 ナレッジベース .
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