인간의 다리는 보행 시 지지 단계에서 스프링과 유사한 거동을 하여 탄성 에너지 저장이 가능한 경량 수동 하체 외골격 개발의 동기가 됩니다. 이러한 설계는 보행 효율성을 향상시키고 근육 노력을 줄이는 데 유망하지만, 종종 스윙 단계의 운동학을 저해합니다. 본 연구에서는 클러치형 탄성 액추에이터(CEA)를 탑재한 준수동 무릎 외골격을 제안하여 인간 보행을 지원합니다. 무릎 관절의 CEA는 클러치 메커니즘 역할을 하는 마그네토레올로지컬 유체(MRF) 베어링 유닛과 에너지 재활용용 토션 스프링으로 구성됩니다. 스프링이 작동할 때는 무릎 굴곡 시 에너지를 저장하고 신전 시 방출하여 에너지를 재활용합니다. 그 후 스프링은 해제되어 스윙 단계 동안 자유로운 사지 움직임과 자연스러운 보행 운동학을 유지하게 합니다. 벤치탑 시험에서 MRF 베어링 유닛이 충분한 잠금 토크를 제공하고 스프링의 부드럽고 신속한 작동을 가능하게 함을 확인했습니다. 또한 무릎 외골격 지원 하에서 걷기 실험을 수행한 결과 근육 활동이 현저히 감소함을 보였습니다. 본 연구는 근육 노력을 줄이고 레크리에이션 보행 경험을 향상시키는 경량, 저비용, 준수동 외골격 개발의 기반을 마련합니다.
Wang et al. (Sun,) 이 이 문제를 연구하였습니다.