Вчені розробили екзоскелет, який може сильно збільшити швидкіть людини

Нова технологія дозволить зменшити затрати кисню при бігу

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.