Екзоскелет на ногу, що кріпиться без використання сили, робить ходьбу більш ефективною

З тих пір, як наші предки почали ходити прямо, ми, люди, еволюціонували, щоб стати надзвичайно ефективними ходоками. Насправді, симуляції людського руху показують, що ходьба з постійною швидкістю по рівній місцевості теоретично повинна майже не вимагати затрат енергії, але кожен, хто працює на ногах або ходив у похід, знає, що це не так. Чомусь ходити складніше, ніж мало б бути – але інженери починають шукати способи це виправити.

Згідно з нещодавнім дослідженням, опублікованим в журналі Nature, дослідники з Карнегі-Меллона і штату Північна Кароліна розробили екзоскелет, що кріпиться на нозі, який, як було показано, знижує метаболічні витрати при ходьбі приблизно на 7 відсотків – без використання будь-яких двигунів або електрики.

Щоб досягти цього, дослідникам довелося спочатку отримати більш детальне розуміння того, як працює людська локомоція. Після багатьох років вивчення біомеханіки ходьби Стів Коллінз і Грег Савіцкі виявили, що литковий м’яз не тільки витрачає енергію, коли штовхає людину вперед, але і при виконанні дії, схожої на зчеплення, щоб утримувати ахіллове сухожилля в натягнутому стані.

• Чому Intel Meteor Lake може забезпечити набагато більшу продуктивність при тій же потужності
• Intel на CES 2022: нові процесори 12-го покоління, графічний процесор Intel Arc і не тільки
• Цей футуристичний тактильний жилет повинен зробити віртуальну реальність більш реалістичною

Збірка медикаментів для лікування раку литкових м’язів

“Дослідження показують, що литкові м’язи в основному виробляють силу ізометрично, не виконуючи ніякої роботи, під час фази стійки при ходьбі, але все ще використовуючи значну метаболічну енергію”, – пояснив Коллінз. “Це протилежність регенеративному гальмуванню. Це як якщо б кожен раз, коли ви натискаєте на педаль гальма в автомобілі, ви спалюєте трохи бензину”.

Щоб виправити цю неефективність, дует сконструював геніальну механічну систему, яка зменшує роботу, яку виконує литка під час ходьби. Ось як це працює:

Кожна рама з вуглецевого волокна має пружину, яка з’єднує задню частину стопи з трохи нижче задньої частини коліна, де вона кріпиться за допомогою механічного зчеплення. Коли ахіллове сухожилля користувача розтягується, муфта задіюється, і пружина – працюючи як додаткове сухожилля – розтягується і допомагає накопичувати енергію. Після того, як нога, що стоїть, натискає вниз, вивільняючи пружну енергію, муфта відпускає і поглинає слабину в пружині, готуючись до наступного циклу.

Єдиний мінус (як можна побачити на відео) – під час ходьби ви звучите, як погано змащений робот, і скрипите при кожному кроці. Звичайно, це лише ранній прототип, тому Коллінз і Савіцкі, ймовірно, вирішать проблему скрипучості в майбутніх ітераціях свого екзоскелета. Поки що невідомо, коли ця штуковина вийде з лабораторії, але тримайте пальці схрещеними, і ми з вами, можливо, зможемо отримати власні екзоскелети протягом наступних кількох років.

Рекомендації редакції

• TSMC фокусується на потужності та ефективності з новим 2-нм техпроцесом
• Чіпи, схожі на мозок, можуть зробити ПК в 1 мільйон разів ефективнішими
• LG Display використовує екзотичний дейтерій, щоб зробити OLED-телевізори на 30% яскравішими
• Tempo Move – більш доступний домашній тренажер на базі iPhone від Apple
• Сталий розвиток з Google 2021: Nest Renew, ефективність світлофорів та багато іншого

Source: digitaltrends.com