Команда исследователей разработала устройство, способное адаптироваться к прогрессу его владельца, чтобы снизить метаболические затраты на передвижение. Это преимущество, эквивалентное переносу веса на 7 кг, может быть очень полезно для профессий, которые включают в себя большую физическую активность в качестве спасателей и военнослужащих.
Первые бипедические предки человека появились более шести миллионов лет назад, поэтому мы можем подумать, что этот тип передвижения уже полностью оптимизирован природой. Нет ничего более далекого от реальности, говорит Гипертекст.
Команда американских исследователей а в Южной Корее развивается незначительное экзотермическое воздействие, которое позволяет владельцу снижать метаболические издержки при ходьбе и беге. Исследование было опубликовано в четверг в журнале Science.
Это первая система, способная помочь как ходить, так и бегать. Хотя мы без проблем меняем модальность на другую, биомеханика, связанная с каждым движением, сильно отличается.
Это было проблемой для разработки таких технологий, которые до сих пор были способны только снизить метаболические издержки одного из процессов.
Метаболическое снижение является умеренным, но помощь в более чем одном типе деятельности является новой вехой для этого типа устройства », – объясняет исследователь из Университета штата Небраска Омаха (США) и соавтор исследования, Филипп Малкольм.
Exotraje, который весит около 5 кг, способен адаптироваться к прогрессу пользователя, чтобы обеспечить адекватную помощь, как при ходьбе, так и при беге. Это позволяет снизить метаболические затраты на 9,3 и 4% соответственно. Другими словами, это было бы равносильно перемещению перевозчика на 7,4 и 5,7 кг соответственно.
Чтобы определить полезность его создания, исследователи измерили метаболические затраты девяти участников, которые бегали и ходили по ленте, и еще одного, кто делал это в гору.
«Производительность (пользователя) была хорошей во время испытаний на открытом воздухе», – говорит Малкольм. «Мы можем ожидать, что устройство поможет с производительностью таким образом, который пропорционален тому, как это уменьшает метаболические затраты, но это не то, что мы проанализировали в этом исследовании».
Малкольм объясняет, что ходьба – это «очень экономически метаболически» процесс, потому что «наш центр масс движется как обратный маятник». Однако мышцы, такие как бедро и ягодицы, потребляют «значительное» количество энергии во время движения. Это где экзотерия вступает в игру.
«Кабели (устройства) расположены вокруг бедра и действуют как дополнительная коллекция искусственных мышц, способных производить небольшую часть кручения, которую могли бы производить мышцы-разгибатели». Эта помощь служит для снижения метаболических затрат движения для пользователя.
По оценкам исследователей, это сокращение составляет «убрать» 7,4 кг во время ходьбы и 5,7 во время бега. Малкольм поясняет, что эти цифры получены путем сравнения снижения метаболических затрат с «потерянным» весом, который был бы эквивалентен этому снижению.
«Сравнение сделано для того, чтобы было понято сокращение», – добавляет он, из-за сложности понимания того, что означает это уменьшение в процентах от метаболических затрат.
Роботизированный костюм для военных и пациентов
Зачем кому-то нужен прогулочный костюм? Малкольм объясняет, что изобретение «может быть полезно в профессиях, которые требуют быстрой ходьбы или в течение длительного времени». Например, «спасатели и военные».
Исследователь гарантирует, что технология, которая позволяет закрепить экзотерму на теле и расскажет вам, как действовать и адаптироваться к темпу пользователя, также может быть использована в клинических целях. Фактически, исследователь Гарвардского университета и соавтор исследования, Конор Уолш, также разрабатывает устройство для реабилитации пациентов с инсультом.
Команда Уолша также изучает, как заставить свои устройства поддерживать пользователя при выполнении трудных задач. Например, при поднятии тяжестей. Кроме того, они стремятся облегчить экзотеррию до 3 килограммов.
Дорога к нейронному контролю
До сих пор многие экзоскелеты помнили тот, который использовал лейтенант Рипли в конце «Чужих»: возвращение. Тем не менее, такие прототипы, как Малкольм и его команда, показывают, насколько уменьшаются размеры и вес этих устройств.
По этой причине в статье «Перспектива», опубликованной в том же выпуске «Наука», исследователь из Чикагского университета Хосе Понс, не связанный с исследованием Малкольма, анализирует, как эти достижения прокладывают путь к нейрональному контролю над этими технологиями.
«Потребность в носимых технологиях, которые минимально изменяют биомеханику человека, заставит его перейти от жестких роботов к легким экзотерминалам и, в конце концов, к имплантируемым нейропротезам», – пишет Понс. Его целью будет не что иное, как улучшение работы людей при движении.
