Ученые из Гарвардской школы инженерии и прикладных наук им. Джона А. Полсона (США) создали роботизированный экзокостюм, который может подстраиваться под человека. Разработка описана в статье, опубликованной в журнале Science Robotics.
Скорость ходьбы и угол наклона поверхности постоянно меняются в зависимости от внешних условий. Кроме того, на характер ходьбы влияют физиологические особенности: пол, рост, возраст и сила мышц, имеющиеся заболевания. Из-за этого создать универсальный экзокостюм очень сложно. Существующие варианты таких «роботов» нужно долго настраивать, и это не всегда может сделать сам пользователь.
До сих пор при разработке индивидуальных профилей для таких экзокостюмов акцент ставился на динамические движения конечностей, но американские ученые решили использовать ультразвук, чтобы «заглянуть» под кожу, и напрямую измерить, как действуют мышцы во время ходьбы. Портативную УЗ-систему прикрепили к икрам испытуемых и визуализировали их мышцы при ходьбе. Используя эти изображения, исследователи оценили, сколько сил нужно приложить, чтобы компенсировать дополнительную работу, которую делают мышцы, когда человек, шагая, отталкивается ногой.
Новая система смогла всего за несколько секунд зафиксировать и сгенерировать профиль мышц. Затем для каждого такого профиля ученые измерили, сколько метаболической энергии использовалось при ходьбе с экзокостюмом и без него. Оказалось, что костюм намного снижает метаболическую энергию при ходьбе с разными скоростями и на разных поверхностях. При этом в ходе испытаний на реальной местности экзокостюму удалось быстро адаптироваться к изменениям скорости ходьбы и наклона поверхности.
