چکمه های اسکلت بیرونی یاد می گیرند که چگونه راه می روید تا راه رفتن خود را بهبود بخشد


توانایی تنظیم دقیق چکمه اسکلت بیرونی رباتیک در حین راه رفتن می تواند این دستگاه ها را مقرون به صرفه تر و کاربردی تر کند.

فن آوری


12 اکتبر 2022


یک چکمه اسکلت بیرونی که به شما امکان می‌دهد سریع‌تر راه بروید در حالی که انرژی کمتری مصرف می‌کنید، می‌تواند به افراد مسن یا افراد دارای معلولیت کمک کند تا در اطراف حرکت کنند.اسکلت های بیرونی موجود نتوانسته اند به دنیای واقعی جهش کنند زیرا باید با راه رفتن افراد در مدت زمان طولانی سازگار شوند. بدون چنین سفارشی‌سازی، سخت‌افزار ممکن است فقط حداقل تقویت را ارائه دهد یا حتی راه رفتن را دشوارتر کند.

می‌گوید: «علی‌رغم همه چیزهایی که در کتاب‌های کمیک و فیلم‌های ابرقهرمانی می‌بینید، اسکلت‌های بیرونی واقعاً بسیار ظریف هستند. استیو کالینز در دانشگاه استنفورد در کالیفرنیا

کالینز و همکارانش قبلاً دریافته اند که تطبیق اسکلت بیرونی برای یک فرد کاری وقت گیر است. فرد استفاده کننده باید به مدت پنج روز متوالی به آزمایشگاه مراجعه می کرد و هر روز 2 ساعت روی تردمیل راه می رفت در حالی که ماسک تنفسی و حسگرهای ناراحت کننده به دست داشت تا محتوای هوای استنشاق و بازدم و در نتیجه تلاش متابولیک او اندازه گیری شود. .

اکنون محققان یک مدل کامپیوتری ایجاد کرده‌اند که داده‌های 3600 آزمایش آزمایشگاهی قبلی خود را جذب می‌کند تا نحوه تقریب فعالیت متابولیک را تنها بر اساس داده‌های فیزیکی حسگرهای اسکلت بیرونی بیاموزد. این بدان معناست که چکمه‌های اسکلت بیرونی آن‌ها می‌تواند زمین را لمس کند و استفاده‌کننده می‌تواند هنگام راه رفتن معمولی در فضای باز، به جای روی تردمیل در آزمایشگاه، وسایل خود را اصلاح کند.

این روش 5 درصد کارایی روش آزمایشگاهی را به دست آورد، اما این کار را در یک ربع زمان و بدون نیاز به ماسک های تخصصی گران قیمت انجام داد. کالینز می گوید که این تحقیق در نهایت می تواند اسکلت های بیرونی را کاربردی و مقرون به صرفه کند.

چکمه‌های اسکلت بیرونی مورد استفاده در آزمایش‌ها از آلومینیوم و فیبر کربن ساخته شده‌اند و دارای موتوری برای کشیدن یک اهرم هستند که به چرخش مچ پا و فشار بیشتر با انگشتان پا کمک می‌کند. این تیم دریافتند که این دستگاه، زمانی که در خارج از آزمایشگاه آموزش داده شود، باعث افزایش 9 درصدی سرعت راه رفتن و کاهش 17 درصدی هزینه انرژی در طول پیاده روی طبیعی در مقایسه با کفش های معمولی می شود. محققان محاسبه می کنند که این صرفه جویی در انرژی تقریباً معادل حذف یک کوله پشتی 9.2 کیلوگرمی است.

کالینز می‌گوید: «وقتی 12 سال پیش، به‌عنوان یک معلم جدید، همه این کارها را شروع کردم، هیچ‌کس هیچ‌گونه وسیله‌ای را طراحی نکرده بود که راه رفتن را برای کسی آسان‌تر کند. «هر کاری که ما تلاش کردیم راه رفتن را سخت‌تر کرد. اما فکر کنم بالاخره رسیدیم. من این احساس را دارم که در چند سال آینده محصولاتی را خواهیم دید که در واقع زندگی مردم را بر اساس این تحقیقات بهبود می بخشند.

کالینز می‌گوید که نه تنها رویکرد تقریبی سریع‌تر و ارزان‌تر است، بلکه بر خلاف آزمایش‌های آزمایشگاهی، که راه‌حل کمی دقیق‌تر ارائه می‌دهد که ممکن است با گذشت زمان کمتر مناسب شود، دائماً به روز می‌شود.

او می‌گوید: «این چیزها را می‌توان به طور مداوم برای مطابقت با نیازهای شما در حین قدم زدن بهینه کرد. “بدن شما به آرامی تغییر می کند – ماهیچه ها بازسازی می شوند، عادات شما تغییر می کند، وزن اضافه می کنید یا کاهش می دهید – و بنابراین حمایت بهینه نیز به آرامی در طول زمان تغییر می کند.”

مرجع مجله: طبیعت، DOI: 10.1038/s41586-022-05191-1

درباره این موضوعات بیشتر بدانید:


منبع: https://www.newscientist.com/article/2341275-exoskeleton-boots-learn-how-you-walk-to-help-improve-your-gait/?utm_campaign=RSS%7CNSNS&utm_source=NSNS&utm_medium=RSS&utm_content=home

توسط احمد گل کار

احمد گل کار