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Neuer unterstützender weicher Exosuit erleichtert das Gehen um 23%

Neuer unterstützender weicher Exosuit erleichtert das Gehen um 23%

Exosuit ist ein tragbarer Roboter aus funktionellen Textilien, kabelgebundener Betätigung und einem biologisch inspirierten Steuerungssystem. Sie zielen direkt auf die Knöchelgelenke. Obwohl Forscher am Harvard Wyss Institute seit Jahren an einem weichen Exosuit arbeiten, haben sie 2016 einen Proof of Concept vorgelegt. Jetzt legen die Forscher in einer kürzlich durchgeführten Studie offen, wie sehr der Anzug seinem Träger tatsächlich helfen kann.

Laut einer neuen Studie, die als Titelartikel in Science Robotics veröffentlicht wurde, reduziert Harvards Exosuit die Energie, die ein Benutzer zum Gehen benötigt, um 23 Prozent. Die Testgruppe bestand aus sieben gesunden Trägern. Der Exosuit zielt auf bestimmte Beingelenke ab und soll Menschen mit schweren Lasten und behinderten Menschen helfen. Der Anzug besteht aus funktionellen Textilien, kabelgebundener Betätigung und einem biologisch inspirierten Steuerungssystem.

[Bildquelle: Wyss Institute]

Die Forscher berechneten die Auswirkungen auf die Gelenke des Trägers mit leicht tragbaren Textilien und Zugkabeln. Außerdem wurden die Betätigungs-, Elektronik- und Batterieeinheiten entfernt.

Das Team stellte fest, dass die Träger mit zunehmender Unterstützung ihr Tempo erheblich anpassten. Die signifikantesten Veränderungen waren jedoch am Sprunggelenk und an der Hüfte. Dies ist auf die zusätzlichen Gurte zurückzuführen, die von der Rückseite der Unterschenkel zur Vorderseite der Hüfte gekoppelt sind.

Die facettenreiche Studie wurde vom Wyss Institute for Biological Inspired Engineering der Harvard John A. Paulson School für Ingenieurwissenschaften und angewandte Wissenschaften unterstützt. Darüber hinaus das Warrior Web Program der Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), die National Science Foundation, ein Samsung-Stipendium, die São Paulo Research Foundation und die Robert Bosch Stiftung.

Conor Walsh, Mitglied der Kernfakultät des Wyss-Instituts, und John L. Loeb, außerordentlicher Professor für Ingenieurwissenschaften und angewandte Wissenschaften an der Harvard John A. Paulson School für Ingenieurwissenschaften und angewandte Wissenschaften (SEAS) und Gründer des Harvard Biodesign Lab, leiten das Team .

„In einer Testgruppe von sieben gesunden Trägern haben wir deutlich festgestellt, dass je mehr Unterstützung für die Knöchelgelenke bereitgestellt wird, desto mehr Energie können die Träger mit einer maximalen Reduzierung von fast 23% im Vergleich zum Gehen mit ausgeschaltetem Exosuit einsparen“, sagt er Walsh. "Unseres Wissens ist dies die höchste relative Reduzierung des Energieverbrauchs, die bisher bei einem gebundenen Exoskelett oder Exosuit beobachtet wurde."

„Andere Studien hatten festgestellt, dass es zu einer Energieübertragung zwischen dem Knöchel und anderen Gelenken kommen kann. Die Verbindung von Knöchel und Hüfte mit unserem weichen Exosuit durch ein Textil hat diesen Effekt möglicherweise verstärkt und zu den erheblichen Energieeinsparungen geführt, die wir erzielt haben “, sagt Brendan Quinlivan, ein Doktorand, der mit Walsh zusammenarbeitet. Brendan ist auch einer der ersten beiden Autoren der Studie.

Darüber hinaus erkennen die Autoren an, dass weitere Studien erforderlich sind, um die Auswirkungen von am ganzen Körper getragenen Versionen zu vergleichen. Diese Studien quantifizieren die Auswirkungen der Technologie, da der Träger das Gewicht der Betätigung und der Batterie trägt.

Der Exosuit hat gegenüber einem herkömmlichen Exoskelett mehrere Vorteile. Der abgenutzte Teil des Anzugs ist extrem leicht. Darüber hinaus werden die Gelenke des Trägers nicht durch äußere starre Strukturen behindert. Dadurch würde der Anzug die natürliche Biomechanik des Körpers minimal unbeabsichtigt beeinträchtigen.

„Die Ergebnisse dieser Forschung werden uns helfen, einen Sweet Spot zwischen dem zusätzlichen Systemgewicht und der Kraft zu finden, die angewendet wird, um maximale Vorteile beim Energieverbrauch bei Trägern zu erzielen. Die Definition dieser Abhängigkeiten bei gesunden Menschen wird uns letztendlich auch dabei helfen, Versionen zu entwerfen, die für Menschen mit Gehstörungen geeignet sind “, sagt Sangjun Lee. Sangjun ist außerdem Doktorand in Walshs Team und Co-Erstautor der Studie.

"Diese Studie stellt einen weiteren wichtigen Schritt auf dem Weg dar, der diesen neuen Typ von" tragbaren Robotern "auf den Markt bringen wird, der Soldaten und Arbeitern sowie Patienten mit Behinderungen helfen wird", sagt Donald Ingber, Gründungsdirektor des Wyss Institute. Donald Ingber, M.D., Ph.D., ist außerdem Judah Folkman-Professor für Gefäßbiologie an der Harvard Medical School und Professor für Bioingenieurwesen an der Harvard SEAS.

Beobachten Sie, wie der Roboter das Leben leichter macht:

Über Wyss Institute an der Harvard University, Engadget

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Geschrieben von Alekhya Sai Punnamaraju

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