Eksoskeletid on suures osas piirdunud ilukirjanduse valdkonnaga, ilmudes ulme- või superkangelaste filmides, et muuta tegelasi tugevamaks, pikemaks või hävitavamaks (James Cameroni filmis Avatar, mõnevõrra hirmutav AMP ülikond toimib "inimoperaatori võimendi", kuid on tõesti rohkem nagu humanoidne sõjamasin, mille sees on tõeline inimene). Reaalse kasutuse osas eksoskeletid on testitud või välja töötatud sellistes tööstusharudes nagu autotööstusest, lennureisid, sõjalineja tervishoid; need on enamasti mõeldud raskete esemete ja materjalide tõstmiseks.
Uus eksoskelett teenib teist eesmärki: aidata inimestel kõndida. Stanfordi biomehhatroonika labori inseneride poolt välja töötatud seadet kirjeldatakse sel nädalal aastal avaldatud artiklis. loodus. Lühidalt öeldes on see mootoriga saabas, mis annab kandjatele iga sammuga edasi tõuke. Selle eristab aga see, et selle funktsioon on kohandatud igale inimesele, kes seda kasutab, selle asemel, et olla standardne erinevatel kõrgustel, kaaludel ja kõndimiskiirustel.
[Varjatud sisu]
"See eksoskelett personaliseerib abi, kui inimesed liiguvad normaalselt läbi pärismaailma," ütles Steve Collins, masinaehituse dotsent, kes juhib Stanfordi biomehhatroonikalaborit aastal a Pressiteade. "Ja selle tulemuseks oli kõndimiskiiruse ja energiasäästu erakordne paranemine."
Isikupärastamist võimaldab masinõppe algoritm, mida meeskond treenis emulaatorite abil, st masinatega, mis kogusid andmeid liikumise ja energiakulu kohta vabatahtlikelt, kes olid nendega ühendatud. Vabatahtlikud kõndisid erineva kiirusega väljamõeldud stsenaariumide järgi, näiteks püüdsid bussile jõuda või jalutasid pargis.
Algoritm lõi seosed nende stsenaariumide ja inimeste energiakulu vahel, rakendades seoseid, et õppida reaalajas, kuidas aidata kandjatel kõndida viisil, mis neile tegelikult kasulik on. Kui uus inimene paneb saapa selga, testib algoritm iga kord, kui ta kõnnib, erinevat abistamist, mõõtes, kuidas nende liigutused vastuseks muutuvad. Õppimiskõver on lühike, kuid keskmiselt suutis algoritm end uutele kasutajatele tõhusalt kohandada vaid tunniga.
Eksoskelett töötab, rakendades pahkluu pöördemomenti, asendades osa kandja säärelihase funktsioonidest. Kui kasutajad sammu astuvad, aitab seade vahetult enne varbad maapinnast lahkuda. See töötas päris hästi; inimesed kõndisid keskmiselt 9 protsenti kiiremini kui tavaliselt, kulutades samal ajal 17 protsenti vähem energiat. Otseses võrdluses jooksulindil võimaldas eksoskelett umbes kaks korda vähem pingutust kui sarnastel seadmetel.
Kõndimiseks kuluva jõupingutuse vähendamine ei ole üldiselt eesmärk, mida enamik meist peaks püüdlema; kui midagi, siis ameeriklased vajavad vastupidist. Kuid eksoskeleti välja töötanud meeskond näeb, et seda kasutatakse liikumispuudega inimeste, sealhulgas eakate või puuetega inimeste abistamiseks.
„Usun, et järgmise kümnendi jooksul näeme neid ideid abi isikupärastamiseks ja tõhusaks kaasaskantavaks eksoskeletid aidata paljudel inimestel ületada liikumisprobleeme või säilitada nende võimet elada aktiivset, iseseisvat ja tähendusrikast elu,“ ütles uuringu autor ja bioinseneri teadur Patrick Slade Pressiteade.
Arvestades, et eksoskelett on praegu prototüübi staadiumis, ei jõua see niipea laiema kasutajaskonnani. Lisaks on seda seni testitud ainult 20. eluaastate keskpaigas olevatel tervetel täiskasvanutel, seega tuleks teha uusi teste ja teha kohandusi inimeste jaoks, kes tegelikult vajavad kõndimisel abi.
Meeskond plaanib ka kavandada iteratsioone, mis aitavad parandada kandjate tasakaalu ja isegi vähendada liigesevalu. Nad on oma seadme potentsiaali suhtes optimistlikud. "Ma tõesti arvan, et see tehnoloogia aitab paljusid inimesi," ütles Collins.
Image Credit: Stanfordi ülikool / Kurt Hickman
