Техніка: від побутової до космічної

Новини, аналітика, статті, фото та відео

Ультралегкий екзоскелет зі штучним інтелектом заощадить ваші сили

Ультралегкий екзоскелет зі штучним інтелектом заощадить ваші сили

Технологія екзоскелетів повинна піти шляхом мінімізації розмірів та витрат енергії. Керуючись цією ідеєю, команда інженерів з інституту Wyss Гарвардського університету розробила новий екзоскелет, який виглядає як спортивні шорти з набором ременів та електронним блоком.

Робота даного екзоскелета заснована на аналізі штучним інтелектом рухів користувача, з метою адаптації під нього роботи всіх механізмів. Не має значення, якого віку, комплекції або статі користувач пристрою — коригування відбувається в кожному випадку індивідуально. Завданням штучного інтелекту є динамічна настройка системи, щоб вона підбудовувалася під роботу сідничних та стегнових м'язів, знімаючи з них частину навантаження.

При ходьбі ноги людини працюють як перевернуті маятники. При цьому найбільші внутрішні навантаження виникають в щиколотці, а стегно виконує рівну з кісточкою кількість позитивної роботи. Біг можливо описати як систему «вага на пружині». Коли ми бігаємо, найбільші внутрішні навантаження припадають на коліно та гомілкостоп, а стегно йде за гомілкостопом, який виконує найбільшу кількість позитивної роботи. Ходьба та біг мають принципово різну біомеханіку, що робить розробку пристроїв одночасно для обох активностей завданням не з простих.

Ультралегкий екзоскелет зі штучним інтелектом заощадить сили

Роботизовані допоміжні пристрої можуть знижувати швидкість метаболізму при ходьбі нижче нормального біологічного рівня на 7-21%. Вони допомагають гомілковостопному суглобу та/або тазостегновому суглобу. Різноманітні пристрої, розроблені для цієї мети для бігу, знижують метаболізм від 27 до 58%. Однак спроб об'єднати пристрої для зниження метаболізму в єдине ціле досі зроблено не було.

Вчені припустили, що для допомоги при ходьбі та для бігу потрібно інтерфейс з налаштованим профілями активності. Вони розробили портативний костюм, який знижує метаболізм користувача, допомагаючи розгинати стегна. Пристрій складається з поясного ременя, «шортів» та двох електродвигунів. Екзоскелет важить 5 кг, при цьому 91% маси доводиться на поперек. Костюм, завдяки штучному інтелекту, автоматично перемикається між профілями для ходьби та для бігу на основі руху користувача — змін потенційної енергії центру мас.

Експерименти показали, що портативний екзоскелет дозволяє знизити швидкість метаболізму при ходьбі зі швидкістю 1,5 м/с на 9,3% та при бігу зі швидкістю 2,5 м/с на 4,0%. Ефекти можна порівняти зі зниженням навантаження при ходьбі та бігу на 7,4 і 5,7 кг відповідно. Костюм можливо застосовувати при ходьбі та для бігу в гору, що підтверджує його універсальність.

 

 

Наступна версія пристрою буде спроектована вже для людей з порушеннями функцій опорно-рухового апарату, які можуть рухатися, хоча й з труднощами. Екзоскелет такої конструкції не зможе замінити хворі ноги, але має широкий потенціал для використання в реабілітації.

На цьому поки все. Та не забувайте поділитися прочитаним зі своїми друзями!


Останні публікації

Підпишись на новинки