Mechanische Belastung in Rehabilitations-Exoskeletten verstehen und berechnen

Rehabilitations-Exoskelette sind Geräte, die Personen mit Mobilitätsbeeinträchtigungen helfen, Bewegung unterstützen und bei Erholungsprozessen helfen. Um Sicherheit und Haltbarkeit zu gewährleisten, ist es wichtig, die mechanischen Belastungen in diesen Geräten zu verstehen.

Was ist mechanischer Stress?

Mechanische Belastung bezieht sich auf die inneren Kräfte, die von Materialien erfahren werden, wenn sie äußeren Belastungen ausgesetzt sind. Bei Exoskeletten treten diese Spannungen während der Bewegung, des Stützgewichts oder der Widerstandskräfte auf. Eine angemessene Analyse hilft, Materialversagen zu verhindern und verlängert die Lebensdauer des Geräts.

Berechnung der mechanischen Belastung

Die Grundformel für mechanische Belastung ist:

Stress = Kraft / Fläche

Die Kraft ist die aufgebrachte Last und die Fläche die Querschnittsfläche des Bauteils.

Faktoren, die Stress in Exoskeletten beeinflussen

• Materialeigenschaften: Stärke und Elastizität beeinflussen, wie die Spannung verteilt wird.
• Designgeometrie: Form und Größe beeinflussen die Spannungskonzentrationspunkte.
• Art der Bewegung: Dynamische oder statische Belastungen verändern den Stresspegel.
• Laststärke: Schwerere Belastungen erhöhen die Belastung der Komponenten.