Технические науки

Создан снижающий метаболизм портативный экзокостюм для ходьбы и бега

Wyss Institute/Harvard University

Ученые из США и Южной Кореи разработали легкий экзокостюм, который снижает скорость метаболизма при ходьбе и беге. Устройство переключается между профилями активности, анализируя изменения потенциальной энергии центра масс пользователя. Статья, посвященная разработке, опубликована на страницах Science.

При ходьбе ноги человека работают как перевернутые маятники. При этом самые большие внутренние моменты возникают в лодыжке, и бедро выполняет равное с лодыжкой количество положительной работы. Бег возможно описать системой «вес на пружине». При беге наибольшие внутренние моменты приходятся на колено и голеностоп, а бедро следует за голеностопом, который выполняет наибольшее количество положительной работы. Ходьба и бег имеют принципиально различную биомеханику, что делает разработку устройств одновременно для обеих активностей задачей непростой.

Роботизированные вспомогательные устройства могут снижать скорость метаболизма при ходьбе ниже нормального биологического уровня на 7–21%. Они помогают голеностопному суставу и / или тазобедренному суставу.Различные устройства, разработанные для этой цели при беге, снижают метаболизм от 27 до 58%. Однако попыток объединить устройства для снижения метаболизма в единое целое до сих пор предпринято не было.

Ученые из университетов Гарварда, Чунг-Анг и Омахи предположили, что для помощи при ходьбе и беге требуется интерфейс с настраиваемыми профилями активности. Они разработали портативный костюм, который снижает метаболизм пользователя, помогая разгибать бедра. Устройство состоит из поясного ремня, «шорт» и двух электродвигателей. Экзоскелет весит 5 кг, при этом 91% массы приходится на поясницу. Костюм автоматически переключается между профилями для ходьбы и бега на основе движения пользователя — изменений потенциальной энергии центра масс.

Wyss Institute at Harvard University

Эксперименты показали, что портативный экзокостюм позволяет снизить скорость метаболизма при ходьбе со скоростью 1,5 м/с на 9,3% и при беге со скоростью 2,5 м/с на 4,0%. Эффекты сопоставимы со снижением нагрузки при ходьбе и беге на 7,4 и 5,7 кг соответственно. Костюм возможно применять при ходьбе и беге в гору, что подтверждает его универсальность.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.