Eksoskeleti so bili večinoma omejeni na področje fikcije, pojavljajo se v znanstvenofantastičnih filmih ali filmih o superjunakih, da naredijo like močnejše, višje ali bolj uničujoče (v filmu Jamesa Camerona avatar, kar nekoliko grozljivo AMP obleka služi kot »ojačevalnik človeškega operaterja«, vendar je v resnici bolj podoben humanoidnemu vojnemu stroju s pravim človekom v notranjosti). Kar zadeva uporabo v resničnem svetu, eksoskeleti so bili preizkušeni ali razviti v panogah, kot so proizvodnja avtomobilov, potovanje po zrakuje vojaškoin zdravstveno varstvo; ti so večinoma v pomoč ljudem pri dvigovanju težkih predmetov in materialov.
Nov eksoskelet služi drugačnemu namenu: ljudem pomaga pri hoji. Naprava, ki so jo razvili inženirji Stanfordskega biomehatronskega laboratorija, je opisana v članku, objavljenem ta teden v Narava. Na kratko, to je motoriziran škorenj, ki daje uporabniku pritisk naprej z vsakim korakom, ki ga naredi. Razlikuje pa se po tem, da je njegova funkcija prilagojena vsaki osebi, ki jo uporablja, namesto da bi bila standardna za različne višine, teže in hitrosti hoje.
[Vgrajeni vsebina]
"Ta eksoskelet personalizira pomoč, ko ljudje normalno hodijo po resničnem svetu," je dejal Steve Collins, izredni profesor strojništva, ki vodi Laboratorij za biomehatroniko Stanford, v sporočilo za javnost. "To je povzročilo izjemne izboljšave v hitrosti hoje in varčevanju z energijo."
Personalizacijo omogoča algoritem strojnega učenja, ki ga je ekipa usposobila z uporabo emulatorjev - to je strojev, ki so zbirali podatke o gibanju in porabi energije od prostovoljcev, ki so bili priklopljeni nanje. Prostovoljci so hodili z različnimi hitrostmi po zamišljenih scenarijih, na primer poskušali ujeti avtobus ali se sprehajati po parku.
Algoritem je vzpostavil povezave med temi scenariji in porabo energije ljudi, pri čemer je uporabil povezave, da bi se v realnem času naučil, kako pomagati uporabnikom hoditi na način, ki jim je dejansko koristen. Ko nova oseba obuje škorenj, algoritem preizkusi drugačen vzorec pomoči vsakič, ko ta shodi, in meri, kako se njeno gibanje spremeni kot odgovor. Učna krivulja je kratka, vendar se je algoritem v povprečju uspel učinkovito prilagoditi novim uporabnikom v samo eni uri.
Eksoskelet deluje tako, da izvaja navor v gležnju in nadomešča nekatere funkcije telečjih mišic, ki jih nosi. Ko uporabniki naredijo korak, jim naprava pomaga, da se odrinejo, tik preden bodo prsti na nogi zapustili tla. Delovalo je precej dobro; v povprečju so ljudje hodili 9 odstotkov hitreje kot običajno, medtem ko so porabili 17 odstotkov manj energije. V neposredni primerjavi na tekalni stezi je eksoskelet zagotovil približno dvakrat manjše zmanjšanje napora kot podobne naprave.
Zmanjšanje napora, potrebnega za hojo, na splošno ni cilj, h kateremu bi si večina od nas morala prizadevati; če kaj, Američani potrebujejo nasprotno. Toda ekipa, ki je razvila eksoskelet, vidi, da se uporablja za pomoč ljudem z motnjami gibanja, vključno s starejšimi ali invalidi.
»Verjamem, da bomo v naslednjem desetletju videli te zamisli o osebni pomoči in učinkovitem prenosniku eksoskeleti pomaga mnogim ljudem premagati izzive mobilnosti ali ohraniti sposobnost živeti aktivno, neodvisno in smiselno življenje,« je avtor študije in raziskovalec bioinženiringa Patrick Slade povedal v sporočilo za javnost.
Glede na to, da je eksoskelet trenutno v fazi prototipa, še ne bo prav kmalu dosegel širšo bazo uporabnikov. Poleg tega je bil do zdaj testiran samo na zdravih odraslih v srednjih 20-ih letih, zato bi bilo treba opraviti nove teste in prilagoditi ljudi, ki dejansko potrebujejo pomoč pri hoji.
Ekipa prav tako načrtuje oblikovanje iteracij, ki bodo pomagale izboljšati ravnotežje uporabnikov in celo zmanjšati bolečine v sklepih. Optimistični so glede potenciala svoje naprave. "Resnično mislim, da bo ta tehnologija pomagala veliko ljudem," je dejal Collins.
Kreditno slike: Univerza Stanford/Kurt Hickman
