Ученые из Исследовательского института Вайс (Wyss Institute) ранее разработали роботизированные устройства для реабилитации, которые могут помочь при ходьбе или беге, но ни одно неуправляемое портативное устройство не может эффективно справиться с обеими задачами. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Science.
Актуальность проблемы
Между походкой в неторопливом темпе и бегом существует широкий диапазон скоростей. Как правило, мы выбираем походку, которая позволяет нам затрачивать наименьшее количество энергии с заданной скоростью. Например, при медленной походке скорость метаболизма при ходьбе ниже, чем при медленном беге. Содействие ходьбе и бегу с помощью одного роботизированного устройства является сложной задачей из-за принципиально разной биомеханики двух задач.
Материалы и материалы исследования
Группа исследователей разработали портативный экзоскелет, который помогает при специфическом разгибании бедер при ходьбе и беге. Легкий костюм изготовлен из текстильных компонентов, надетых на талию и бедра, и подвижной исполнительной системы, прикрепленной к нижней части спины, управляемая алгоритмом, который может надежно определять переход от ходьбы к бегу и наоборот.
Результаты научной работы
Ученые показали, что костюм, который участники испробовали на беговой дорожке, в среднем снижает уровень метаболизма при ходьбе на 9,3% и при беге на 4% по сравнению с ходьбой и бегом без устройства.
«Мы воспользовались биомеханической информацией для разработки алгоритма классификации походки, основанной на биологическом аспекте, который может надежно определять переход от одного темпа к другому, отслеживая ускорение центра масс человека с помощью датчиков, прикрепленных к телу», — объясняет автор исследования Филипп Малкольм.
Выводы
В текущей работе ученые сосредоточены на оптимизации всех аспектов технологии, включая дальнейшее снижение веса, индивидуальную помощь и улучшение простоты использования.
Авторы другого исследования утверждают, что парализованный человек смог контролировать экзоскелет используя головной мозг.
