مچ پا اسكلت باعث می شود در حال اجرا آسان تر

جدید موتوری اسكلت که متصل در اطراف مچ پا و پا به شدت می تواند به کاهش هزینه انرژی در حال اجرا, محققان می گویند.

در حال اجرا ورزش فوق العاده است, اما نه همه احساس خوبی از انجام آن است. به امید افزایش فعالیت بدنی—و احتمالا ایجاد یک حالت جدید حمل و نقل—مهندسین تحصیل دستگاه هایی که مردم می توانند بند به پاهای خود را در حال اجرا آسان تر است.

در آزمایش با موتور-طراحی سیستم های که تقلید از چنین دستگاه هایی به نام اسكلت شبیه ساز—محققان با بررسی دو حالت مختلف در حال اجرا کمک: موتور-powered کمک و بهار مبتنی بر کمک.

نتایج منتشر شده در علم رباتیکبود تعجب آور, محققان می گویند.

عمل صرف پوشیدن یک اسكلت دکل که خاموش بود افزایش هزینه انرژی در حال اجرا و آن را 13 درصد سخت تر از در حال اجرا بدون اسكلت. این آزمایش نشان داد که اگر به طور مناسب طراحی شده با یک موتور اسكلت کاهش هزینه انرژی در حال اجرا و ساخت آن 15% راحت تر از در حال اجرا بدون اسكلت و 25% راحت تر از در حال اجرا با اسكلت خاموش.

در مقابل این مطالعه نشان می دهد که اگر محققان طراحی شده از اسكلت به تقلید از بهار تقاضای انرژی هنوز افزایش ساخت آن 11 درصد سخت تر از در حال اجرا اسكلت و تنها 2% راحت تر از عدم پیگیری اسكلت.

“هنگامی که مردم اجرا پاهای خود رفتار بسیاری مانند یک بهار, بنابراین ما بسیار شگفت زده شد که مثل بهار کمک موثر بوده است می گوید:” نویسنده ارشد استیو Collins, دانشیار مهندسی مکانیک در دانشگاه استنفورد.

“همه ما یک شهود در مورد چگونگی اجرا و یا راه رفتن اما حتی منجر دانشمندان هنوز کشف چگونه بدن انسان اجازه می دهد تا ما را به حرکت موثر است. به همین دلیل آزمایش های مانند این بسیار مهم است.”

اگر طرح های آینده می تواند به کاهش هزینه انرژی با پوشیدن اسكلت دونده ممکن است کوچک بهره مندی از بهار مانند کمک در مچ پا و انتظار می رود تا ثابت کند ارزان تر از موتور-powered جایگزین.

‘احساس می کنید مانند شما می تواند برای همیشه لطفا برای اجرا’

قاب مچ پا اسكلت emulator تسمه اطراف کاربر شین. آن را متصل به کفش با طناب لوپ در زیر پاشنه و فیبر کربن نوار وارد نشده و تنها در نزدیکی پا. موتور واقع در پشت تردمیل (اما نه در اسكلت خود را) تولید دو حالت کمک—حتی اگر یک بهار مبتنی بر اسكلت نمی خواهد در واقع استفاده از موتور در محصول نهایی.

همانطور که از نام آن پیداست بهار-مانند حالت تقلید تاثیر بهار در حال اجرا به موازات گوساله ذخیره سازی انرژی در ابتدای مرحله و تخلیه انرژی است که به انگشتان پا فشار خاموش.

در طراحی حالت موتور یدک کش یک کابل اجرا می شود که از طریق پشت اسكلت از پاشنه به گوساله. با عمل شبیه به یک دوچرخه ترمز کابل آن را به سمت بالا می کشد طول پا-خاموش برای کمک به گسترش مچ پا در پایان در حال اجرا گام.

“صفحه کمک در زمان خاموش بسیاری از بار انرژی از ماهیچه های ساق پا. آن را بسیار فنری و بسیار فنری نسبت به حالت عادی در حال اجرا می گوید:” دانشجوی Delaney میلر که در حال کار بر روی exoskeletons و همچنین کمک به تست دستگاه. “صحبت از تجربه که احساس می کند واقعا خوب است. هنگامی که دستگاه ارائه شده است که به کمک شما احساس می کنید مانند شما می تواند اجرا شود.”

دونده-آزمایش exoskeletons

یازده تجربه دونده آزمایش دو کمک انواع حالی که در حال اجرا بر روی تردمیل. آنها همچنین تکمیل آزمایش های که در آن آنها به تن سخت افزار بدون هیچ گونه کمک مکانیسم تبدیل شده است.

هر دونده به حال برای تبدیل شدن به عادت کرده اند به اسكلت emulator قبل از تست و محققان سفارشی فعالیت خود را به جای راه رفتن خود را چرخه و مراحل. در طول آزمون واقعی محققان اندازه گیری دونده ” پر انرژی خروجی از طریق یک ماسک که ردیابی چقدر اکسیژن آنها تنفس و چه مقدار دی اکسید کربن در آنها دمیده. آزمون برای هر نوع کمک به طول انجامید و شش دقیقه. محققان بر اساس یافته های خود را در آخرین سه دقیقه از هر ورزش.

صرفه جویی انرژی محققان مشاهده شده نشان می دهد که یک دونده با استفاده از طراحی اسكلت می تواند به افزایش سرعت خود را به میزان 10 درصد. این رقم می تواند حتی بالاتر اگر دونده باید زمان بیشتری برای آموزش و بهینه سازی. با توجه به دستاوردهای قابل توجه درگیر محققان فکر می کنم این صفحه اسکلت می تواند به عنوان یک خدمت موثر untethered دستگاه.

نگه داشتن خود را با دونده دوستان

به دلیل آن می تواند افزایش حمایت فیزیکی و اعتماد به نفس و احتمالا افزایش سرعت, محققان فکر می کنم این نوع از فن آوری می تواند کمک به مردم در راه های مختلف.

“شما تقریبا می توانید فکر می کنم از آن به عنوان یک حالت از حمل و نقل می گوید:” Guan رنگ قهوهای مایل به زرد یک دانشجوی کارشناسی ارشد در رشته مهندسی مکانیک که مانند میلر است که در ادامه این تحقیقات است. “شما می توانید یک اتوبوس با کف دست زدن در یک اسكلت و پوشش یکی از آخرین-به-دو مایل به کار در پنج دقیقه بدون شکستن عرق.”

“این بزرگترین پیشرفت در اقتصاد انرژی است که ما دیده ایم با هر دستگاه استفاده می شود برای کمک به در حال اجرا” کالینز می گوید. “بنابراین شما احتمالا نمی خواهید به قادر به استفاده از این برای یك بار در یک مسابقه اما ممکن است اجازه می دهد تا شما را به نگه دارید تا با دوستان خود که اجرای یک کمی سریع تر از شما. برای مثال برادر کوچکتر من زد ماراتن بوستون و من دوست دارم که قادر به نگه داشتن سرعت با او.”

اضافی نویسندگان هستند از دانشگاه کارنگی ملون دانشگاه گنت دانشگاه Nike, Inc. بنیاد ملی علوم و نایک بودجه کار می کنند.

منبع: دانشگاه استنفورد

اصلی مطالعه DOI: 10.1126/scirobotics.aay9108

tinyurlis.gdv.gdv.htu.nuclck.ruulvis.netshrtco.detny.im