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:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Гибкий алмаз вырабатывает электричество 15.09.2026

Алмаз традиционно воспринимается как исключительно твердый и практически неподвижный материал, поэтому возможность получать из него электричество при механической деформации долгое время казалась невероятной. В начале XX века алмаз относили к непьезоэлектрическим материалам, то есть считалось, что при сжатии или изгибе он, в отличие от кварца, не способен создавать электрический заряд. Однако исследователи из Университета Гонконга обнаружили, что при определенных условиях это представление требует пересмотра. Проблема заключалась прежде всего в физической природе самого минерала. Обычный алмаз настолько тверд, что заметно согнуть его практически невозможно. Поэтому специалисты использовали другой подход и изготовили из алмаза чрезвычайно тонкую гибкую мембрану. После механического воздействия на такую конструкцию измерительные приборы зарегистрировали устойчивые электрические сигналы. Эксперименты неоднократно повторяли и проводили в различных условиях, чтобы исключить случайное про ...>>

Найдена химическая причина возрастных изменений запаха кожи 14.09.2026

Запах человеческого тела меняется на протяжении всей жизни, и особенно заметные изменения могут происходить в пожилом возрасте. Речь идет не только о привычном запахе пота или особенностях гигиены: старение сопровождается целым комплексом биохимических процессов в коже, способных влиять на ее естественный запах. Ученые обнаружили одно из веществ, которое связывают с характерным ароматом, часто называемым "запахом старости". Исследователи установили, что важную роль в этом процессе играет 2-ноненаль - органическое соединение из группы ненасыщенных жирных альдегидов. Это вещество обладает характерным запахом, который нередко описывают как сочетание прогорклого масла и затхлого картона. Его количество в коже увеличивается по мере старения организма, поэтому концентрация 2-ноненаля рассматривается специалистами как одна из биохимических причин возрастного изменения запаха. По словам дерматологов, заметные изменения начинают становиться более вероятными после 40 лет. Доктор Сонал Чоуд ...>>

Случайная новость из Архива Если электромобиль попал в аварию 23.04.2011 Новые навыки придется освоить американским полицейским и пожарным: как поступать в случае автокатастрофы, в которой участвовал электромобиль. Хотя при столкновении таких автомобилей опасность пожара исключена, поскольку нет бензобака, но спасатели могут получить мощный электрический удар от аккумуляторов или пострадать от разлившегося электролита. Кроме того, необходимо знать отличия конструкции электромобиля от машины с двигателем внутреннего сгорания: где можно и где нельзя разрезать искореженный корпус. Дело еще и в том, что в случае обычного автомобиля определить, работает ли двигатель, можно по звуку, а электромоторы бесшумны. Национальная ассоциация пожарных Америки организовала специальные курсы, обучающие обращению с потерпевшим аварию электромобилем и пострадавшими пассажирами. В предстоящие годы это умение будет становиться все более актуальным.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026