Роботизований екзокостюм Гарварду використовує науково-фантастичні технології, щоб додати пружини у ваші кроки

Завдяки науковій фантастиці ми не можемо думати про штучний інтелект, не викликаючи привид вбивці з фільму “2001: Космічна одіссея” ШІ ХАЛ 9000; ми повинні зробити обов’язкове посилання на Термінатора в будь-якій історії про сучасних роботів; і картина, яка відразу спадає на думку при згадці про роботизовані екзоскелети, – це громіздкі частини комплекту прямо з “Залізної людини” або недооціненого фільму Тома Круза “Межа завтрашнього дня” .

Однак, коли справа доходить до останньої теми дослідження, дослідники з Гарвардської лабораторії біодизайну роблять все можливе, щоб змінити наше сприйняття і переконати нас, що роботизовані екзоскелети не обов’язково повинні бути жорсткими клітками, що оточують кінцівки людини, прикладаючи крутний момент безпосередньо до їх суглобів, щоб допомогти їм виконувати певні рухи.

Хоча такий підхід може бути надзвичайно перспективним для допомоги людям з параплегією, він менш необхідний в інших сценаріях. Наприклад, в ситуаціях, коли у вас є людина з порушеннями ходи, але у неї все ще функціонують нижні кінцівки (наприклад, пацієнти після інсульту або люди з розсіяним склерозом), застосування такого підходу схоже на використання кувалди, щоб розбити горіх.

І справа тут не лише в економії коштів на апаратному забезпеченні. Значна вага жорстких екзоскелетів і пов’язані з цим енерговитрати людини, яка їх носить, не є чимось надзвичайним. У Гарвардській лабораторії біодизайну розробляють м’які екзокостюми для роботів, які допоможуть вирішити саме цю проблему.

“Підхід, який наша лабораторія і кілька інших дослідницьких лабораторій застосували останнім часом, полягає у використанні надзвичайно легких пристроїв, щоб спробувати надати допомогу паралельно з основними біологічними м’язами, щоб зменшити метаболічні витрати на ходьбу”, – розповів Digital Trends аспірант Гарвардської лабораторії біодизайну Брендан Квінліван (Brendan Quinlivan). “Такий підхід може бути використаний для допомоги солдатам або пожежникам, яким часто доводиться носити велику кількість спорядження і які з часом можуть втомлюватися. Застосовуючи допомогу паралельно з біологічними м’язами, теорія полягає в тому, що м’язам доведеться виконувати менше роботи, зменшуючи метаболічні витрати власника і, в кінцевому підсумку, зменшуючи їх втому і потенціал для отримання травм”.

Над проблемою того, що в професійному середовищі називають “зниженням метаболізму за допомогою екзоскелету або екзокостюму”, дослідники працюють вже не одне десятиліття.

Над проблемою того, що в народі називають “зниженням метаболізму за допомогою екзоскелета або екзокостюма”, дослідники працюють вже не одне десятиліття. Але перший серйозний прорив був зроблений лише в 2013 році, коли дослідники змогли знайти спосіб створити екзокостюм, який би забезпечував 6-відсоткове зниження зусиль, порівняно зі звичайною ходьбою здорової людини без сторонньої допомоги.

У новій статті, опублікованій нещодавно в журналі Science Robotics під назвою “Величина допомоги і зниження метаболічних витрат для прив’язного багатосуглобового м’якого екзокостюма”, команді дослідників з Гарварду вдалося підштовхнути ці метаболічні скорочення до найвищого порогу: близько 23 відсотків скорочення за допомогою автономної системи активації.

Ці витончені екзокостюми не будуть тягати власника, як дух з фільму жахів, що захопив контроль над тілом людини. Замість цього вони полегшують виконання певних напружених дій, таких як відштовхування від щиколотки.

Щоб протестувати свій екзокостюм, дослідники прив’язали сімох учасників до обладнання і змусили їх ходити по біговій доріжці. Потім вони виміряли баланс вдихуваного кисню і видихуваного вуглекислого газу під час ходьби і протестували це на чотирьох рівнях допомоги робота. На найвищому рівні було досягнуто 23-відсоткового скорочення метаболічних витрат.

Інститут Вісса при Гарвардському університеті

Все ще не ідеально. Як і у випадку з багатьма технологіями, кінцева мета полягає в тому, щоб екзокостюми були практично непомітними для людини, щоб вона отримувала усі переваги і не мала жодних недоліків. Хоча сам екзокостюм наразі важить лише 2,2 фунта, його джерело живлення важить трохи більше.

Нинішнім обхідним шляхом є підключення його до зовнішньої батареї, щоб вага не лягала на плечі користувача. Однак це не спрацює, якщо людина перебуває в русі. Щоправда, 17 фунтів не є непереборною вагою для носіння (це приблизно третина військового рюкзака), але це більш ніж трохи контрпродуктивно для того, що має полегшити пересування.

Проте – і це не каламбур – це ще один важливий стрибок у правильному напрямку досліджень.

“Це дослідження є хорошим кроком вперед у розробці м’яких екзокостюмів в нашій лабораторії”, – сказав Квінліван. “Проведене вимірювання сили дає нам більше інформації про взаємозв’язок між рівнем допомоги та метаболічними перевагами, які відчуває користувач. Це особливо корисно, оскільки ми розробляємо нові приводи і повинні враховувати компроміси між потужністю і вагою приводів. Чим більше двигун і батареї, тим більше допомоги ми можемо надати користувачеві – і тим вище потенційне зниження метаболізму ми можемо отримати – але це також означає, що важчі приводи вони повинні носити з собою. Розуміння цього компромісу є ключовим, оскільки ми розробляємо мобільні приводи, щоб люди могли використовувати цю технологію за межами лабораторії”.

Нещодавно уклавши партнерство з ReWalk Robotics для першої комерціалізації екзокостюмів, ми сподіваємось, що це станеться швидше раніше, ніж пізніше.

Рекомендації редакції

• Зустрічайте робота-пітчера, що змінює правила гри, який може ідеально імітувати будь-який людський кидок
• Дайсон піднімає кришку над “надсекретним” проектом
• Частково Термінатор, частково Тремор: Цей робот-черв’як може плавати по піску
• Ще 20 років тому ця технологія була науковою фантастикою. Тепер це реальність
• Роботи, що еволюціонують і самовідтворюються, вже тут – але не хвилюйтеся про повстання

• Здоров’я та фітнес
• Пристрої, що носяться
• HBO Max
• Особливості
• Що буде далі: Як технології допомагають суспільству відкритися після коронавірусу

Source: digitaltrends.com