Vedci odhalili topánku s exoskeletom, ktorá používateľovi umožňuje chodiť o 9 percent rýchlejšie ako bežné topánky a s o 17 percent menšou námahou.
Robotická obuv vyvinutá na Stanfordskej univerzite sa dodáva s motorom, ktorý spolupracuje s lýtkovými svalmi, aby nositeľovi dodal extra tlak pri každom kroku.
Presne definované motory ovládajú topánku tak, že prenáša ‘krútiaci moment’ – krútiacu silu, ktorá spôsobuje rotáciu okolo osi – na kĺb chodidla.
Nový výtvor môže byť široko používaný v každodennom živote, napríklad ľuďmi s pohybovým postihnutím alebo s fyzicky náročným zamestnaním.
Robotická obuv, vyvinutá v Stanforde, prichádza s motorom, ktorý spolupracuje s lýtkovými svalmi, aby nositeľovi dodal extra tlak pri každom kroku.
Exoskeleton „topánka“ sa môže prispôsobiť používateľovi, takže ľudia môžu chodiť rýchlejšie a efektívnejšie v reálnych situáciách. Na snímke študentka Stanfordskej univerzity Ava Lakmajaheriová skúma exoskeleton
Súprava pozostáva z exoskeletovej „topánky“, ktorá sa nosí na každom členku, a batérie okolo pása (nie je na obrázku).
Topánka je opísaná v novej štúdii vedenej odborníkmi zo Stanfordského biomechatronického laboratória v Kalifornii a zverejnenej dnes. príroda.
Autor štúdie Patrick Slade povedal: „Existuje mnoho klinických populácií, o ktorých dúfame, že pomôžeme, vrátane starších dospelých, svalovej slabosti v dôsledku rôznych stavov, ako je mŕtvica, a zotavenia sa zo špecifických zranení, ako je natiahnutie Achillovej šľachy.
„Začíname štúdie, aby sme preskúmali výhody používania našich zariadení u starších ľudí.
“Vo všeobecnosti starší dospelí trpia ochabovaním svalov, chodia pomalšie a vyžadujú viac úsilia pri chôdzi rovnakou rýchlosťou ako mladší ľudia, takže sme nadšení z vyhliadky pomôcť zvrátiť tieto trendy.”
Súprava pozostáva z exoskeletovej „topánky“, ktorá sa nosí na každom členku a batérie okolo pása.
Každá topánka má senzory na monitorovanie pohybu, motor na generovanie „pomocného krútiaceho momentu“, rám z uhlíkových vlákien a hliníka a remienok na topánky a lýtko na prenos energie do tela.
Inžinieri použili model strojového učenia na vývoj ich kontinuálnej exoskeletonovej topánky – ktorú možno prispôsobiť potrebám nositeľa.
Na základe informácií zozbieraných senzormi (ako je uhol členku a rýchlosť) model dokáže vyhodnotiť, ako exoskeletonové zariadenia ovplyvňujú chôdzu tak, aby čo najlepšie zodpovedala charakteristikám chôdze jednotlivých používateľov.
Testy s mladými a zdravými účastníkmi ukázali, že používanie zariadenia zvýšilo rýchlosť chôdze o 9 percent a vynaložilo o 17 percent menej energie na vzdialenosť v porovnaní s chôdzou v bežnej obuvi.
Tím uviedol, že loď môže pomôcť ľuďom s poruchami mobility „pohybovať sa po svete tak, ako chcú“.
A) Účastník kráčajúci v komunitnom prostredí s exoskeletom. b, Exoskeleton sa skladá z (1) batérie, ktorá sa nosí na páse, (2) motora, bubna a prevodu lana na generovanie pomocného krútiaceho momentu, (3) elektroniky na prijímanie údajov zo senzorov, riadenie motora a vykonávanie optimalizácie, (4) ) ) Rám z uhlíkových vlákien a hliníka na prenos sily a (5) topánka a (6) lýtkový popruh na prenos sily na telo.
Úspora energie a zvýšenie rýchlosti zodpovedajú rozbaleniu 9,2 kg batohu, uviedli vedci.
V blízkej budúcnosti výskumníci plánujú vyvinúť rôzne zariadenia, ktoré môžu pomôcť zlepšiť rovnováhu a znížiť bolesť kĺbov.
Ich cieľom je spolupracovať s komerčnými partnermi na premene ich exoskeletonových topánok na predajné produkty.
„Verím, že v nasledujúcom desaťročí uvidíme tieto koncepty personalizačných pomôcok a efektívnych nositeľných exoskeletov, ktoré pomôžu mnohým ľuďom prekonať problémy s mobilitou alebo si udržať schopnosť žiť aktívny, nezávislý a zmysluplný život,“ hovorí Slade.
Exoskeletony, ktoré pomáhajú pri pohybe nôh zvýšením rýchlosti chôdze a znížením potrebnej energie, môžu byť užitočné pre ľudí s poruchami mobility alebo fyzicky náročnými prácami.
Carlos Rodríguez-Guero, výskumník mechaniky na KU Leuven v Belgicku, ktorý sa nezúčastnil výskumu, to nazval „inovatívnym prístupom“.
Zvýšená jednoduchosť, ktorú Slade a jeho prístup ponúkajú, je inšpiratívnym krokom vpred v oblasti nositeľnej robotiky,“ hovorí v sprievodnom článku News & Views v novom čísle Nature.
‘Ešte sa uvidí, či sa prístup autorov dá aplikovať na zložitejšie pohyby, ako je dosahovanie – úloha, ktorá je oveľa menej predvídateľná ako chôdza – s exoskeletom postaveným na vylepšenie ľudskej ruky.
