Ko je bil Conor Walsh podiplomski študent na MIT, je deloval kot testni pilot svojega programa za eksoskelete svojega profesorja. Zmogljiva, toga naprava je bila zaradi načina povezave s telesom izziv za obrabo in delo, zaradi česar je telo uporabnika moralo uskladiti s strukturo naprave in ne obratno.
Sčasoma se je Walsh preselil na Harvard in začel z lastnimi raziskavami eksosuta. Toda poudaril je, da je deloval na mehkih, prožnih sistemih za pomoč pri gibanju. Po petih letih dela so njegove obleke pomagale pohodnikom, da se 20 do 25 odstotkov učinkoviteje premikajo, kaže raziskava, ki je bila nedavno objavljena v Science Robotics .
"Pristop, ki ga uporabljamo, in kup drugih skupin se tudi začenja, ali lahko zagotovite majhno do zmerno pomoč, vendar z zelo lahko in neomejevalno platformo?" Pravi Walsh.
Aparat temelji na kablu, ki pomaga pri gibanju dveh različnih sklepov, gležnja in kolka. Uporabnik nosi pas okoli pasu in trakovi segajo od tega jermena do naramnic okoli vsakega teleta. Kabel poteka od pete navzgor do škripca na teletu, nato pa do majhnega motorja. (Za zdaj je ohranil motor in vir energije nameščen drugje kot način za poenostavitev študije.)
Žiroskopski senzorji, nameščeni na nogah, pošiljajo podatke v mikrokontroler, ki razlaga korake sprehajalca in ob ustreznem času vklopi motor. Ko se motor vrti v kablu, se vleče za peto, kar pomaga koraku (imenovanem plantarna fleksija). Pasu pasu služijo dva namena; deluje kot opora, zato teletu ni treba izvajati toliko pritiska, nudi pa tudi pomoč kolčnemu sklepu, saj se sila iz škripca preko trakov prenaša navzgor.
Walsh in njegovi soavtorji so napravo vodili na štirih različnih nivojih moči, da bi videli, kaj je najučinkovitejše.
"Glavni cilj te študije je bil preučiti, ko povečujemo znesek pomoči, ki jo osebi nudimo ... kakšne vrste odziva vidimo od osebe?" Pravi Walsh.
Ugotovili so, da tudi pri najvišji stopnji pomoči (merjeni s silo, ki se uporablja kot odstotek telesne teže, največ 75 odstotkov) niso videli planote; Učinkovitost, merjena s količino kisika, ki so jo udeleženci uporabili med hojo, je naraščala.
"Kar kažejo njegovi podatki, je, da, ko boste še naprej poskušali dodati več pomoči, morda ne bo meja in meja, koliko bi lahko izboljšali kilometrino za človeka, če hočete, " pravi Greg Sawicki. Sawicki deluje tudi v podpornih preoblekah, kot izredni profesor za biomedicinsko inženirstvo na Univerzi v Severni Karolini. Njegove naprave temeljijo na majhnem, lahkem trdem eksoskeletu, ki se včasih napaja, včasih sproži vzmet, ki se prilega okoli gležnja.
"V naših študijah smo ugotovili drugačen rezultat, to je, da se pogosto zmanjšujejo donosi, " pravi. "Do določene točke pomoči se dobro potrudite, potem pa, če dajete preveč, učinkovitost sistema človek-stroj začne upadati." Sumi, da je nekaj razlike posledica Walshove multi-artikularne arhitekture in kako vključuje gibanje kolka.
Tako Walshovo kot Sawickijevo delo se uporabljata na medicinskem področju, saj pomagata žrtvam možganske kapi ali pacientom z multiplo sklerozo ali drugimi starostnimi poškodbami in boleznijo povečati svojo mobilnost. Walsh je sodeloval z ReWalk Robotics, da bi razvil sisteme za te aplikacije. Toda tu je še ena pomembna aplikacija, ki je Walshu pomagala pridobiti DARPA financiranje: Vojaki, ki so v težki opremi, lahko nekega dne uporabljajo takšne obleke, da jim pomagajo hoditi dlje, nositi več in manj utrujenosti.
V zasledovanju obeh ciljev je Walsh izpopolnjeval tekstil, pogonske sisteme in krmilnike, da bi takšne obleke postale bolj realistične zunaj laboratorija. "Napredek na tem področju je dosežen s sodelovanjem z ljudmi, ki razumejo človeka, fiziologijo, biomehaniko in ljudi, ki razumejo robotiko in tehnološki vidik, " pravi. Gre za meddisciplinarni pristop, ki vsebuje oblikovanje in ergonomijo, pa tudi biomehaniko, programsko inženirstvo in robotiko. Vsi hodijo nekoliko drugače, zato mora biti sistem vsaj delno prilagodljiv. In potem je teža.
"Največji izziv je gostota moči aktiviranja, " pravi Sawicki in poudarja, da bi lahko namestitev baterij in motorjev na sprehajalnik namesto na daljavo na bližnjo stojalo, kot je to storil Walsh, zmanjšala učinkovitost. Dokler se baterije in motorne tehnologije ne izboljšajo, vsako povečanje moči zahteva povečanje teže, kar je za zdaj lastnost vseh takšnih sprehajalcev. "Obstaja to osnovno pravilo, da če želite biti močnejši, morate biti težji, ko gre za motorje."
