Экзоскелетные ботинки обошли эволюцию

[black_box_365]

Экзоскелет Савицки помогает экономить силы при ходьбе

Новое экзоскелетное устройство без источника питания смогло повысить энергоэффективность человеческой ходьбы. До сих пор считалось, что наша походка - идеально отшлифована эволюцией и улучшить ее почти невозможно.

"Еще в 1980-х годах, изобретатели пытались повысить эффективность ходьбы с помощью различных устройств, например, резиновых полос, - рассказывает один из разработчиков новинки физиолог Грегори Савицки (Gregory Sawicki) из Университета штата Северная Каролина. - Уже созданы экзоскелеты, которые берут на себя вес, но до сих пор не было безмоторных приспособлений, которые снижали бы энергетические расходы при ходьбе. Мы впервые создали такое устройство".
Грегори Савицки и его коллеги разработали механизм, который работает параллельно движениям человеческой ноги. Это пассивное устройство, то есть оно не имеет электромоторов и аккумуляторов - лишь крепления из металла и углепластика, а также пружины.

Новый тип экзоскелета помогает работе ноги. В процессе ходьбы, когда человек опускает ногу, часть энергии шага сохраняется в ахилловом сухожилии. После отталкивания эта энергия высвобождается, то есть срабатывает своеобразная "катапульта" в нашей лодыжке. Для эффективного хранения энергии упругой деформации в ахилловом сухожилии, икроножные мышцы должны сопротивляться растяжению. Проще говоря, мышцы тратят энергию на поддержание "катапульты" во взведенном положении. Это неизбежная потеря энергии, связанная с ограничениями мышечной физиологии.

Новое устройство имеет пружину, которая соединяет заднюю часть стопы с местом чуть ниже задней части колена. Когда ахиллово сухожилие растягивается, пружина экзоскелета сжимается, накапливая дополнительную энергию. После отталкивания опорной ногой, энергия высвобождается и помогает сделать следующий шаг.

Click to view

Команда изобретателей экспериментировала с различными вариантами экзоскелета в течение многих лет и только недавно смогла подобрать оптимальную конструкцию и снизить ее вес до менее чем 0,5 кг на каждую ногу. Экзоскелет дает 7-процентный прирост энергоэффективности ходьбы. На первый взгляд это немного, но до сих пор считалось, что эволюция довела человеческую походку до совершенства и заметно улучшить ее без электромеханических приспособлений невозможно. По заявлению разработчиков, новый экзоскелет не создает никаких помех при повседневных пеших прогулках.

В настоящее время создатели экзоскелета экспериментируют с "умными" шарнирами, управляемыми электроникой. По их задумке, новый экзоскелет обеспечит поддержку при ходьбе в сложных условиях, например по склону горы. Грегори Савицки полагает, что в будущем такие экзоскелеты будут стоить не дороже пары лыжных ботинок и помогут спортсменам, пожилым людям и пациентам, восстанавливающимся после инсульта.

источник