Объединённая команда исследователей из Стэнфордского университета разработала концепт активного экзоскелета, который позволяет снизить нагрузку на ноги как при беге, так и при ходьбе.

Ученые из Стэнфорда разработали экзоскелет, который может повысить эффективность ходьбы. Kurt Hickman

Новый экзоскелет представляет собой моторизованную обувь, которая прикладывает усилие к лодыжке, выполняя при этом некоторые функции икроножной мышцы и помогая пользователю отталкиваться от земли. В устройство встроены относительно недорогие носимые датчики для мониторинга движений. В них используются алгоритмы машинного обучения для адаптации уровня поддержки в зависимости от особенностей походки человека.

"Мы измеряем прилагаемое усилие и скорость движения с помощью носимых датчиков, чтобы оказать эффективную поддержку", - рассказывает участник эксперимента Патрик Слейд. " Таким образом, мы можем тщательно контролировать устройство, в процессе ходьбы человека, и оказывать ему помощь безопасным, ненавязчивым способом".

Разработчики утверждают, что экзоскелету требуется примерно час ходьбы, чтобы адаптироваться к пользователю. Как только это происходит, устройство обеспечивает экономию энергии и увеличение скорости, эквивалентное освобождению от тяжелой ноши весом в 15 кг.

"Благодаря оптимизированному подходу люди могут ходить на 9% быстрее, затрачивая при этом на 17% меньше энергии, по сравнению с ходьбой в обычной обуви", - рассказывает руководитель проекта Стив Коллинз. "Это самое высокое на сегодняшний день увеличение скорости и энергии среди всех экзоскелетов. При прямом сравнении на беговой дорожке наш экзоскелет обеспечивает примерно двукратное снижение усилий по сравнению с предыдущими аналогами".

 Ученые считают свой экзоскелет первым в своем роде. Они уверены, что их цель - помогать людям с ограниченными возможностями опорно-двигательного аппарата - становится все ближе. В настоящее время они планируют провести испытания на пожилых людях и инвалидах. Кроме того, эксперты работают над версиями, улучшающими координацию движений и устраняющими боли в суставах.

"Мы впервые видим, как экзоскелет обеспечивает экономию энергии для реальных пользователей", - сказал Слейд. "Я считаю, что в течение следующего десятилетия мы увидим, как подобные решения по персонализированной помощи и эффективных портативных экзоскелетах помогут многим людям преодолеть проблемы с мобильностью или сохранить способность жить активной, независимой и осмысленной жизнью".

Результаты данного проекта были зарегистрированы в международном издании Nature, а работу экзоскелета можно увидеть на видео ниже.

Экзоскелет разработанный в Стэнфорде отправляется в реальный мир

Источники: Stanford University

1. (https://engineering.stanford.edu/magazine/untethered-exoskeleton-walks-out-real-world)