Главная » 2013»Апрель»07 » Ученые придумали способ облегчить идущего человека на 15-20 кг
00:21
Ученые придумали способ облегчить идущего человека на 15-20 кг
Ученые придумали способ облегчить идущего человека на 15-20 кг
Биомеханики - специалисты по механике живых существ - из Бельгии разработали простой экзоскелет, который позволяет сэкономить силы при ходьбе. Эффект от их разработки может быть сопоставим с уменьшением нагрузки на человека на 15-20 кг.
Экзоскелеты ученые и инженеры разрабатывают уже не первый год и даже не первый десяток лет. Идея на первый взгляд кажется простой: создать конструкцию, которая надевается на человеческое тело и помогает передвигаться; экзоскелеты можно увидеть в огромном количестве фильмов и компьютерных игр. Прыжки через пропасти, непринужденная переноска на себе пары центнеров груза (как правило - патронов и парочки пулеметов), сгибающие металл гидравлические усилители силы рук - это фантастика, но есть и вполне реальные примеры.
Японские исследователи, например, несколько лет назад представили экзоскелет, призванный облегчить труд медсестр - все, кому хоть раз приходилось поднимать лежачего больного, согласятся с тем, что разработка эта более чем актуальна. Про американских военных и говорить нечего, те разрабатывают экзоскелеты еще с 1960-х годов - но у всех подобных устройств есть как минимум два недостатка. Высокая сложность и, соответственно, цена. Люди научились производить микроэлектронные устройства по смехотворным ценам (чип за $100 может иметь миллиард транзисторов и каждые несколько лет их цена падает вдвое), но высокоточная механика, мощные компактные двигатели, легкие и прочные сплавы - все это по-прежнему весьма недешевые компоненты.
А новое предложение обещает быть недорогим и потому доступным. Авторы опубликованного в PLoS ONE исследования не стали претендовать на создание суперскафандра, который бы позволил перепрыгивать здания, таскать бетонные блоки и потом разламывать их ударом кулака. Вместо этого они изучили процесс ходьбы человека и придумали устройство, которое уменьшает энергозатраты при ходьбе. За счет помощи в сгибании-разгибании всего одному - голеностопному - суставу. Это позволит сократить затраты энергии ходока на 6±2%... мало? Отнюдь! По оценкам ученых, именно настолько сокращается нагрузка на человека, с которого сняли 25±8% собственного веса: все равно что один хорошо груженый рюкзак, взятый туристом в недельной продолжительности поход. Геологи, военные, обследующие удаленные сооружения техники, да хотя бы родители с детьми в слинге или на плечах!
Пока на руках у биомехаников только расчеты, результаты компьютерного моделирования и детально расписанная схема движений для привода. Но это едва ли не большая часть работы, так как человеческие движения моделировать едва ли не сложнее, чем перемещение астрономических объектов: о какой-нибудь далекой звездной системе мы можем знать больше, чем о механике собственных конечностей. А чтобы посчитать затраты сил, недостаточно вспомнить школьную формулу для определения работы через расстояние и силу - мы устаем не потому, что тащим груз далеко, а потому, что в процессе ходьбы он движется по волнообразной траектории, его постоянно приходится перемещать вверх-вниз. Кроме того, мышцы, удерживающие скелет под нагрузкой, тоже требуют энергии - и мало-мальски точные оценки этих затрат далеко не просты.
