Портативний екзоскелет полегшив ходьбу і біг

Американські та південнокорейські інженери розробили носимий екзоскелет, здатний знижувати енерговитрати під час ходьби і бігу завдяки підтягуванню ніг у певні моменти. Він автоматично визначає тип пересування і підлаштовує свої дії. Випробування показали, що під час ходьби екзоскелет знижує енерговитрати на 9,3 відсотка, а під час бігу на чотири відсотки, розповідають автори статті в.

Екзоскелет - це збірний термін, що позначає відразу кілька різних типів пристроїв. Зазвичай при цьому слові люди представляють великий костюм на все тіло, що значно підвищує силу людини. Однак більша частина розробок в цій області являє собою більш компактні пристрої, що полегшують повсякденні завдання, наприклад, ходьбу або тримання інструменту. В області екзоскелетів для ходьби і бігу вже є деякі розробки, однак, майже завжди вони являють собою або пасивний пристрій, або активний, але пов'язаний зі статичною установкою і носить експериментальний характер.

Група інженерів під керівництвом Конора Волша (Conor Walsh) з Гарвардського університету вже кілька років працює над створенням активних екзоскелетів для полегшення ходьби і бігу. У своїй новій роботі автори представили повністю автономну модифікацію екзоскелета, що не вимагає підключення до зовнішніх пристроїв.

Екзоскелет складається з декількох пов'язаних між собою частин, що закріплюються на стегнах, талії і плечах. На задній частині пристрою розташований блок з електромоторами, пов'язаними з двома тросами. На інших кінцях ці троси закріплені на стегнах. Принцип дії екзоскелета полягає в тому, що коли нога рухається назад, трос натягується за допомогою елеткромотора і полегшує роботу м'язів.

На підставі даних, отриманих під час попередніх досліджень, інженери підібрали два режими роботи електромоторів, які найбільш оптимальні для ходьби і бігу. Режими різняться між собою як величиною натягнення тросів, так і часом активації електромоторів. Оскільки в екзоскелеті встановлено три акселерометри, він може самостійно розрізняти тип пересування і підлаштовувати параметри натягнення троса під нього.

Розробники перевірили роботу екзоскелета на дев'яти добровольцях, які бігали по біговій доріжці зі швидкістю 2,5 метра в секунду і ходили по ній зі швидкістю 1,5 метра в секунду. Оскільки на них була надіта маска для аналізу видихуваного повітря, автори змогли виміряти різницю в енерговитратах з працюючим екзоскелетом і без нього. Виявилося, що під час ходьби він знижує енерговитрати на 9,3  2,2 відсотка, а під час бігу на 4,0  1,3 відсотка.

Нещодавно інша група інженерів представила пасивний екзоскелет для щиколотки, який можна майже непомітно сховати під штаниною. Він полегшує ходьбу завдяки пружині, що тягне стопу при кроці вперед.