Делай ноги. Как устроен сверхлегкий экзоскелет для ходьбы

Эволюция требовала, чтобы человек стал как можно более эффективным ходоком. Длинные ноги, сильные икроножные мышцы и большая площадь поверхности стоп – все это облегчает наше передвижение и позволяет покрывать за раз большие расстояния. К сожалению, кажется, природе здесь уже добавить нечего.

Но человек стремится к все большему облегчению условий своей жизни. По крайней мере, с 19 века ученые и изобретатели пытались сконструировать устройство, облегчающее ходьбу. До недавних пор, эти эксперименты оставались безуспешными. Но за последние десятилетия технологии ушли далеко вперед, и, кажется, инженерам наконец удалось изобрести достаточно простую и элегантную систему, делающую ходьбу легче и эффективнее.

Разработка велась в течение 8 лет

Проект крепящегося на лодыжках экзоскелета, исследователи из университета Карнеги-Меллон и университета Северной Каролины, начали разрабатывать еще в 2007 году. Восемь лет кропотливого труда произвели на свет устройство, не требующее источника внешней энергии для облегчения ходьбы.
Необходимые исследования

Для того, чтобы понять в каком направлении им необходимо двигаться в своих экспериментах, создатели экзоскелета – Стив Коллинз и Грегори Савицкий – тщательно изучили биомеханику человеческой ходьбы. Ультразвуковые исследования показали способ, как облегчить процесс передвижения и уменьшить нагрузку на мышцы ног.
Устройство конструкции

Каркас конструкции выполнен из углеродного волокна легкого и прочного. Почти всю работу икроножных мышц берет на себя муфта экзоскелета с прикрепленной к ней пружиной. Муфта растягивает пружину, когда стопа человека касается земли, и сжимает, когда она поднимается в воздух. Тем самым снижая скорость расходования энергии.
Ультралегкий экзоскелет

Устройство, весящее всего 400 грамм, уменьшает энергетические затраты при ходьбе примерно на 7%. Для человека это будет эквивалентно 4-5-килограммовому грузу, который внезапно с него сняли. К сожалению, аппарат нормально функционирует только при неспешной ходьбе. Как честно признались его создатели, для бега в нем нужен специальный электронный микрочип, регулирующий скорость движения человека.
Будущие перспективы

Разработчики устройства не собираются останавливаться на достигнутом, и будут испытывать свое устройство на людях с ограниченной подвижностью. Это необходимо для того, чтобы понять какой из дизайнов конструкции подойдет лучше для решения проблем этих людей. Уже ими разрабатываются элементы экзоскелета для коленей и бедер, что возможно даст еще больше биомеханических преимуществ.