Адаптивный экзокостюм для ходьбы

18.11.2021

Исследователи из Гарвардской школы инженерии и прикладных наук им. Джона А. Полсона (SEAS, США) разработали новый роботизированный экзокостюм, который может подстраиваться под конкретного человека и адаптироваться к различным задачам ходьбы. Система bioinspired использует ультразвуковые измерения динамики мышц.

Люди редко ходят с постоянной скоростью и по идеально ровной поверхности. Мы ускоряемся, когда спешим на очередную встречу, когда реагируем на сигнал пешеходного переходу. Или замедляемся, когда отправляемся на прогулку по парку. Поверхность и ее угол наклона тоже постоянно меняются, идем ли мы в поход или поднимаемся по пандусу в здание. Помимо этого, на то, как мы ходим, влияют наши физиологические особенности: пол, рост, возраст и сила мышц, а иногда и неврологические или мышечные расстройства, такие как инсульт или болезнь Паркинсона.

Из-за такой вариативности сложно разработать универсальный экзокостюм - по сути, носимого робота, - который поможет людям ходить в обычной жизни. Современных роботов-помощников для ходьбы человека нужно несколько часов настраивать - и иногда вручную. Это утомительная задача для здоровых людей и часто невозможная для пожилых людей или клинических пациентов.

Раньше при разработке индивидуальных профилей помощи для роботизированных экзокостюмов ученые делали акцент на динамические движения конечностей пользователя. Исследователи SEAS применили другой подход. Они использовали ультразвук, чтобы "заглянуть" под кожу, и напрямую измерили, как действуют мышцы пользователя во время разного типа ходьбы.

Ученые прикрепили портативную ультразвуковую систему к икрам участников исследования и визуализировали их мышцы, когда те выполняли ряд задач по ходьбе. На основе этих предварительно записанных изображений группа оценила, сколько вспомогательной силы нужно приложить параллельно с работой икроножными мышцами, чтобы компенсировать дополнительную работу мышц, когда человеку нужно оттолкнуться ногой при шаге.

Новой системе потребовалось всего несколько секунд ходьбы - или даже всего один шаг, - чтобы зафиксировать профиль мышц. Затем для каждого профиля, сгенерированного ультразвуком, исследователи измерили, сколько метаболической энергии человек использовал во время ходьбы с экзокостюмом и без него. Оказалось, что экзокостюм значительно снижает метаболическую энергию при ходьбе с разными скоростями и на разных поверхностях.

При испытаниях в реальных условиях экзокостюм смог быстро адаптироваться к изменениям скорости ходьбы и наклона поверхности.

<< Назад: Веганская диета помогает отказываться от лекарств 19.11.2021

>> Вперед: Устройство стирания памяти 18.11.2021

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Звуки капель ускоряют прорастание на 30% 20.05.2026

Растения обладают удивительной чувствительностью к окружающему миру, и новые исследования показывают, что они способны воспринимать даже звуки. Ученые обнаружили, что семена риса ускоряют свое прорастание, реагируя на шум дождя. Этот механизм помогает растениям лучше приспосабливаться к изменяющимся условиям окружающей среды и может играть важную роль в их выживании. В ходе экспериментов исследователи записывали звуки дождя разной интенсивности. Оказалось, что падение капель создает значительное звуковое давление - сравнимое с тем, которое фиксируют на небольшом расстоянии от двигателей реактивных самолетов. Хотя такие звуки находятся за пределами человеческого слуха и плохо передаются из воды в воздух, они вполне способны влиять на семена, находящиеся под тонким слоем воды или почвы. Ученые провели серию опытов с посевным рисом, который традиционно высевают в увлажненную почву или под слой воды. Семена помещали в лужи глубиной 2,5-3 сантиметра и воспроизводили звуки дождя. Небол ...>>

Volkswagen ID. Polo GTI 20.05.2026

Volkswagen продолжает развивать легендарную линейку GTI, перенося ее дух в эпоху электромобилей. Компания официально представила ID. Polo GTI - первый полностью электрический "горячий" хэтчбек, который сочетает в себе современные технологии и фирменный драйверский характер моделей GTI, история которых началась еще в 1976 году с первого Golf GTI. Премьера новинки прошла во время знаменитой 24-часовой гонки на Нюрбургринге. Электромотор на передней оси развивает 222 л.с. (166 кВт) и выдает 290 Нм крутящего момента. Разгон с 0 до 100 км/ч занимает 6,8 секунды. Хотя динамика не претендует на звание рекордной в классе, Volkswagen сделал акцент на точной управляемости и узнаваемом "GTI-настроении". Для этого автомобиль оснастили блокировкой переднего дифференциала, адаптивной спортивной подвеской DCC и прогрессивным рулевым управлением. ID. Polo GTI использует ту же батарею емкостью 52 кВтч с химией NMC, что и обычная версия модели. Запас хода по циклу WLTP достигает 424 км. Поддержива ...>>

Коты охотнее разговаривают с мужчинами 19.05.2026

Домашние кошки всегда считались довольно сдержанными и избирательными в проявлении эмоций. Однако новое исследование показало, что наши пушистые питомцы гораздо активнее используют голос при общении с мужчинами, чем с женщинами. Это открытие помогает глубже понять особенности кошачьего поведения и природу их отношений с человеком. Ученые из Университета Анкары проанализировали реакцию 31 домашнего кота. Владельцы записывали на видео поведение животных в первые минуты после возвращения домой, стараясь вести себя максимально естественно. Результаты оказались весьма примечательными: в среднем за первые 100 секунд после прихода мужчины коты издавали 4,3 различных вокализации - мяуканье, мурлыканье или характерные "чириканья". При появлении женщины этот показатель составил всего 1,8. Исследователи изучили 22 разных типа поведения кошек, включая трение о ноги, зевки и реакцию на еду. Единственным значимым различием между мужчинами и женщинами оказалась именно частота вокализаций. Возра ...>>

Умная сушилка Xiaomi Mijia Smart Clothes Drying Machine 3 19.05.2026

Компания Xiaomi представила новую модель Mijia Smart Clothes Drying Machine 3 - инновационный многофункциональный комплекс, который кардинально меняет представление о сушке одежды и организации балконного пространства. Главное преимущество новинки заключается в гибкой системе организации. Устройство оснащено четырьмя независимыми зонами, благодаря чему одновременно можно сушить совершенно разные типы вещей - от легкого белья и носков до объемных одеял и верхней одежды. Для этого предусмотрено 38 открытых крючков, 32 вращающихся зажима, 20 выдвижных стержней и две специальные сетки, что позволяет оптимально использовать каждый сантиметр пространства. Еще одна яркая особенность - встроенное интеллектуальное освещение. 42-дюймовый световой модуль мощностью 36 Вт и световым потоком 3000 люмен способен полностью заменить потолочную люстру на балконе. Пользователи могут регулировать цветовую температуру в диапазоне от 3000 до 5700 K, создавая комфортную атмосферу для разных сценариев - ...>>

Сильнее всего мы злимся на самых близких 18.05.2026

Многие замечали одну и ту же странную закономерность: на работе или в общении с посторонними людьми мы способны сдерживать раздражение даже в сложных ситуациях, а дома можем вспыхнуть из-за сущей мелочи. Этот парадокс хорошо известен психологам и имеет глубокие нейробиологические причины. Оказывается, дело не в "плохом характере", а в особенностях работы нашего мозга и нервной системы. Когда мы находимся среди малознакомых людей, префронтальная кора головного мозга активно контролирует эмоции. Она выступает в роли внутреннего цензора, подавляя агрессию и помогая выбирать социально приемлемые реакции. Дома же мозг воспринимает окружение как максимально безопасное и предсказуемое, поэтому уровень контроля заметно снижается. В результате накопленные эмоции выходят наружу гораздо ярче и сильнее. Кроме того, мозг формирует особый "эмоциональный архив" именно на близких людей. Даже незначительные обиды и раздражения, которые мы переживаем годами, откладываются в памяти. При новом конфл ...>>

Случайная новость из Архива Вред малых доз 18.06.2016 Доказано, что бисфенол А именно в малой дозе плохо влияет на здоровье. Про то, что вещество в малой дозе способно улучшать здоровье, рассказывают со времен изобретения гомеопатии. А вот про то, что малые дозы могут приносить вред, информации немного. И все же именно такой непростой вопрос задали себе исследователи из Технического университета Дании во главе с профессором Уллой Хасс в следующей редакции: в какой дозе бисфенол А вызывает перерождение мужского организма в женский? Вопрос этот непрост потому, что ограничить минимальное содержание какого-то вещества гораздо сложнее, чем максимальное. Однако из их работы следует, что это необходимо. Бисфенол А - мономер, впервые синтезированный русским химиком А.П.Дианиным в 1891 году. Это вещество применяют для синтеза поликарбоната, а также различных эпоксидок, лаков, поэтому человек с ним постоянно контактирует. Бисфенол А - умеренно опасное вещество, но полимер из него считается практически безопасным, поэтому на его основе делают и зубные пломбы, и многие пластиковые коробочки-бутылочки для упаковки продуктов. Однако в полимере может оказаться некая толика непрореагировавшего мономера. К 2010 году выяснилось, что из-за сходства с женским гормоном эстрогеном это вещество, попав из пластика в организм, отнюдь не безопасно. Были введены ограничения на максимальное содержание свободного бисфенола А в пищевых пластиках. А нет ли ограничения снизу - это-то и попытались выяснить датские химики. Они поили водой с бисфенолом беременных крыс, а потом следили за здоровьем потомства. Ежедневная доза составляла от 25 мкг на кг веса крысы до 50 мг/кг. Что удивительно, именно при самой малой дозе и только при ней у крысят-самцов начинали отрастать молочные железы и снижалось качество спермы. Отсюда следует вывод: установленная в ЕС в 2015 году доза потребления бисфенола А в 4 мкг/кг отнюдь не может считаться безопасной.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026