Exoskeletonnal tökéletesíthető az evolúció munkája

Az evolúció évmilliók alatt tökéletesítette járásunkat, egy új kutatás azonban további 7 százalék hatékonyságot ígér egy külső vázzal, ami megváltoztatja bokaszerkezetünket.

Az Északi Karolina Állami Egyetem (NCSU), valamint a Carnegie Mellon Egyetem kutatói egy alsó lábszárra csatolható könnyűsúlyú eszköz hatékonyságát vizsgálták, ami járás közben egy rugó és tengelykapcsoló rendszert alkalmaz a vádli izomzattal és az Achilles-ínnal.

A fejlesztés koránt sem volt egyszerű, amikor ugyanis nehéz tárgyat helyezünk a lábra, számolnunk kell egy kiindulási hátránnyal, ami megnöveli az energiaszükségletet. A korábbi kísérleteknek nem sikerült leküzdeniük ezt a hátrányt, éppen ezért volt fontos egy könnyű eszköz kifejlesztése. Hét év számos kialakítása után, a csapat egy szénszálas megoldást választott, ami a kis súly mellett strapabíró és funkcionális tudott maradni. Súlya nem több egy átlagos cipőnél, körülbelül 500 gramm, nincs motorizált része, vagyis nem kellenek akkuk, vagy egyéb külső források a működtetéséhez.

"Ez az exoskeleton olyan, mint egy katapult. Rendelkezik egy rugóval, ami az Achilles-ín tevékenységét utánozza, és párhuzamosan dolgozik a vádli izmaival, csökkentve a rájuk nehezedő terhelést" - magyarázta dr. Gregory Sawicki, az NCSU biogyógyászati mérnöke, a Nature szaklapban publikált tanulmány társszerzője. "A tengelykapcsoló nélkülözhetetlen, hogy megfeszítse a rugót, amikor a láb a talajon van, lehetővé téve az elasztikus energia tárolását, majd felszabadítását. Később mindez automatikusan szétkapcsol, biztosítva a szabad mozgást, miközben a láb a levegőben van"


A tanulmányban résztvevő kilenc egészséges felnőtt mindkét lábára felcsatolta a külső vázakat és egy futópadon normál sebességgel gyalogoltak, miután elsajátították az exoskeleton működtetését. Ugyanezek az alanyok a váz nélkül is sétáltak egyet összehasonlítás céljából. Az elemzések 7 százalékos metabolikus hatékonyságnövekedést jeleztek. "7 százalék energiaszükséglet csökkenés olyan, mintha levennénk egy 4,5 kilogrammos hátizsákot, ami jelentős" - tette hozzá Sawicki. "Bár meglepő, hogy ezt sikerült elérnünk egy evolúció által kialakított rendszer esetében, a tanulmány bizonyítja, sokat tanulhatunk még az emberi biomechanikáról és olyan látszólag egyszerű viselkedésekről, mint a járás"

A kutatás mind az egészséges, mind a fogyatékkal élő embereket segítheti. Az egészségesek esetében elsősorban a katonai gyalogságra helyeznék a hangsúlyt, nem véletlenül finanszírozza az amerikai hadügyminisztérium kutatási ügynöksége, a DARPA a projektet, míg a másik oldalon a szélütéssel, vagy valamilyen más mozgási rendellenességgel küzdők kamatoztathatnak. "Hamarosan egyszerű, könnyűsúlyú és viszonylag olcsó exoskeletonok segíthetnek minket, különösen, ha egy baleset, vagy az öregedés hátráltja mozgásunkat" - fejezte ki reményeit a tanulmány másik szerzője, dr. Steven Collins, a Carnegie Mellon gépészmérnöke és robot szakértője.