Адаптивный экзокостюм для ходьбы

18.11.2021

Исследователи из Гарвардской школы инженерии и прикладных наук им. Джона А. Полсона (SEAS, США) разработали новый роботизированный экзокостюм, который может подстраиваться под конкретного человека и адаптироваться к различным задачам ходьбы. Система bioinspired использует ультразвуковые измерения динамики мышц.

Люди редко ходят с постоянной скоростью и по идеально ровной поверхности. Мы ускоряемся, когда спешим на очередную встречу, когда реагируем на сигнал пешеходного переходу. Или замедляемся, когда отправляемся на прогулку по парку. Поверхность и ее угол наклона тоже постоянно меняются, идем ли мы в поход или поднимаемся по пандусу в здание. Помимо этого, на то, как мы ходим, влияют наши физиологические особенности: пол, рост, возраст и сила мышц, а иногда и неврологические или мышечные расстройства, такие как инсульт или болезнь Паркинсона.

Из-за такой вариативности сложно разработать универсальный экзокостюм - по сути, носимого робота, - который поможет людям ходить в обычной жизни. Современных роботов-помощников для ходьбы человека нужно несколько часов настраивать - и иногда вручную. Это утомительная задача для здоровых людей и часто невозможная для пожилых людей или клинических пациентов.

Раньше при разработке индивидуальных профилей помощи для роботизированных экзокостюмов ученые делали акцент на динамические движения конечностей пользователя. Исследователи SEAS применили другой подход. Они использовали ультразвук, чтобы "заглянуть" под кожу, и напрямую измерили, как действуют мышцы пользователя во время разного типа ходьбы.

Ученые прикрепили портативную ультразвуковую систему к икрам участников исследования и визуализировали их мышцы, когда те выполняли ряд задач по ходьбе. На основе этих предварительно записанных изображений группа оценила, сколько вспомогательной силы нужно приложить параллельно с работой икроножными мышцами, чтобы компенсировать дополнительную работу мышц, когда человеку нужно оттолкнуться ногой при шаге.

Новой системе потребовалось всего несколько секунд ходьбы - или даже всего один шаг, - чтобы зафиксировать профиль мышц. Затем для каждого профиля, сгенерированного ультразвуком, исследователи измерили, сколько метаболической энергии человек использовал во время ходьбы с экзокостюмом и без него. Оказалось, что экзокостюм значительно снижает метаболическую энергию при ходьбе с разными скоростями и на разных поверхностях.

При испытаниях в реальных условиях экзокостюм смог быстро адаптироваться к изменениям скорости ходьбы и наклона поверхности.

<< Назад: Веганская диета помогает отказываться от лекарств 19.11.2021

>> Вперед: Устройство стирания памяти 18.11.2021

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Горячие напитки высвобождают миллионы частиц пластика 08.09.2026

Бумажные стаканчики давно стали привычной альтернативой пластиковым: их используют в кофейнях, офисах и заведениях быстрого питания для кофе, чая и других напитков. Однако название "бумажный" не означает, что такая посуда полностью состоит из бумаги. Чтобы стаканчик не размокал, его внутреннюю поверхность покрывают тонким слоем полимера. Исследователи из Университета Квинсленда решили выяснить, что происходит с этими покрытиями при контакте с горячей жидкостью, и обнаружили, что вместе с напитком из них могут высвобождаться чрезвычайно мелкие частицы пластика. В ходе лабораторных экспериментов специалисты изучили два типа одноразовых бумажных стаканчиков. В одном случае внутренняя поверхность была защищена традиционным полиэтиленовым покрытием, а в другом использовался полимер на основе полимолочной кислоты (PLA), который часто рассматривается в качестве более экологичной альтернативы обычному пластику. Полимолочная кислота способна биологически разлагаться при определенных условиях ...>>

Графен приближает идею космического лифта 08.09.2026

Вывод грузов за пределы Земли сегодня остается сложным и дорогостоящим процессом: каждый запуск требует огромного количества топлива, а значительная часть конструкции ракеты используется всего один раз. Поэтому идея космического лифта, возникшая еще много десятилетий назад, продолжает привлекать внимание инженеров и исследователей. Вместо множества отдельных ракетных стартов предлагается создать постоянную транспортную систему между Землей и космосом, по которой грузы перемещались бы с помощью электричества. Последние достижения в производстве поликристаллического графена вновь заставили специалистов обсуждать эту концепцию не только как фантастическую идею, но и как потенциальный инженерный проект. Основным элементом будущего сооружения должен стать сверхпрочный трос. Согласно концепции Международного консорциума космического лифта (ISEC), он должен начинаться у экватора и простираться примерно на 100 000 километров в космос, значительно дальше геостационарной орбиты. На внешнем ко ...>>

Робот Bean-Bot без моторов и программирования 07.09.2026

Робототехнику трудно представить без электродвигателей, аккумуляторов, датчиков и управляющего программного обеспечения. Однако исследователи Итальянского технологического института продемонстрировали, что для выполнения довольно сложных движений все эти компоненты иногда вовсе не обязательны. Созданный ими миниатюрный робот Bean-Bot способен самостоятельно прыгать, катиться, скользить, переворачиваться и преодолевать наклонные поверхности, используя энергию нагрева и особенности собственной конструкции. Идея разработки возникла благодаря необычному природному механизму. За основу специалисты взяли мексиканскую фасоль, которая способна неожиданно перемещаться из-за находящейся внутри семени личинки моли. В лаборатории биомиметической мягкой робототехники эту природную особенность переосмыслили с инженерной точки зрения. Получившийся Bean-Bot представляет собой легкую оболочку характерной формы, пружину из материала с памятью формы и несколько магнитов. Основным источником энергии ...>>

Ультраширокий монитор LG 40HT513D 07.09.2026

Компания LG Electronics презентовала свой новый профессиональный дисплей 40HT513D, сочетающий большую рабочую площадь с функциями, ориентированными специально на медицинские учреждения. Монитор оснащен 40-дюймовой изогнутой IPS Black-панелью с соотношением сторон 21:9 и разрешением 5120 x 2160 пикселей, что соответствует примерно 11 мегапикселям. Такая конфигурация позволяет разместить на одном экране несколько диагностических изображений без разделительных рамок, которые неизбежно возникают при использовании отдельных мониторов. Устройство предназначено для работы с рентгеновскими снимками, компьютерной и магнитно-резонансной томографией, а также другими медицинскими изображениями и получило разрешение Управления по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) в качестве медицинского устройства. По оценке LG, по площади рабочего пространства один 40HT513D способен заменить конфигурацию из трех 3-мегапиксельных медицинских мониторов. Для специалистов по лучевой диагностике это ...>>

Происхождение изображений ИИ становится все труднее установить 06.09.2026

Генеративный искусственный интеллект способен создавать изображения, в которых угадываются особенности определенных художественных стилей, однако установить источник конкретного визуального элемента оказывается значительно сложнее. Исследование специалистов лаборатории MIT CSAIL показывает, что по мере увеличения обучающего набора данных надежно определить, какое именно изображение повлияло на результат работы модели, становится практически невозможно. Чтобы изучить эту проблему, исследователи создали около двух десятков собственных диффузионных моделей и обучили их на наборах, содержащих от нескольких сотен до сотен тысяч изображений. В экспериментах использовались фотографии лиц, а также произведения различных художников. Независимо от размера и состава наборов данных ученые наблюдали одну закономерность: чем больше изображений использовалось для обучения, тем труднее становилось определить вклад отдельной работы в последующий результат. Это явление авторы назвали "утратой атрибуц ...>>

Случайная новость из Архива У попа была собака 01.04.2001 Эксперимент, словно навеянный этой бесконечной фольклорной поэмой, провели сотрудники Института эволюционной антропологии в Лейпциге (Германия). Изучая зависимость поведения собак от присутствия человека, они клали на пол перед собакой какой-нибудь лакомый кусочек и строго запрещали его трогать. Пока экспериментатор оставался в комнате, собака чаще всего не хватала пищу, но после его выхода проходило не более 5 секунд, как запретный кусок исчезал. Тогда поведение человека сделали более разнообразным. В некоторых опытах он, находясь в комнате, смотрел прямо на собаку, в других сидел к ней спиной или закрыв глаза, а то и играл в компьютерные игры. Вывод: собаки умеют зорко следить за направлением взгляда человека. Если экспериментатор не смотрел прямо на животное, количество съеденной вопреки запрету пищи увеличивалось вдвое. Когда человек смотрел на собаку, то, если она все же хватала пищу, в 75% случаев делала это украдкой - ходила кругами по комнате, словно не обращая внимание на угощение, а потом как бы невзначай хватала кусок. Если же "сторож" играл на компьютере, то такое уклончивое поведение наблюдалось лишь в 24% случаев. Результаты опыта опровергают представление о поведении собак как о простом комплексе условных и безусловных рефлексов.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026