Вчені розробили екзоскелет, який може сильно збільшити швидкіть людини

Вчені зі Стенфордського університету розповіли про розробку екзоскелета, який суттєво збільшує швидкість бігу людини. Пристрій використовує два режими - біг за допомогою двигуна і за допомогою пружини, йдеться в роботі, опублікованій в журналі Science Robotics.

Як відзначають дослідники, носіння вимкненого екзоскелета збільшує фізичні затрати енергії на біг на 13%. При цьому експерименти показали, що при його використанні в режимі двигуна біг стає на 15% легше звичайного і на 25% легше бігу з вимкненим екзоскелетом. У режимі імітації пружини бігти ставало легше всього на 2%. Це здивувало вчених; за словами доцента кафедри машинобудування в Стенфордському університеті Стівена Коллінза, при бігу ноги людини працюють як пружина, і вони очікували різкого підвищення ефективності при збільшенні пружних властивостей. Однак виявилося, що набагато легше бігати в режимі двигуна.

Екзоскелет кріпиться на щиколотки людини. Мотузка, поєднана з приводами екзоскелета, проходить під п'ятою. Мотори при цьому поки що не кріпляться на сам пристрій - вони розташовані позаду бігуна. Передбачається, що в майбутньому вони стануть більш компактними для того, щоб розташувати їх на самому екзоскелеті.

У режимі пружини трос накопичує енергію на початку кроку і розвантажується при відштовхуванні, даючи додатковий імпульс стопі. У режимі двигуна трос при торканні підлоги стискається, допомагаючи підняти кісточку, і послаблюється в момент розгинання ноги. За словами розробників, в обох випадках знижується навантаження на литкові м'язи бігуна.

Пристрій було протестовано одинадцятьма професійними спортсменами. Всі вони спочатку бігали без екзоскелета - вчені заміряли параметри при звичайному бігу. Потім кожен випробовуваний калібрував пристрій, який працює з урахуванням циклу кроку і особливостей ходи. Дослідники відстежували за допомогою спеціальної маски, скільки кисню вдихали спортсмени і скільки вуглекислого газу видихали. Кожне випробування проводилося протягом шести хвилин, з яких враховувалися тільки три останні.

За результатами тестування пристрою з'ясувалося, що шляхом скорочення енергетичних витрат на біг можна збільшити середню швидкість на дистанції на 10%. Крім того, її можна збільшити ще більше після додаткових тренувань. Дослідники вважають, що тепер головна мета - зробити пристрій автономним, прикріпивши мотори до корпусу екзоскелета.