Проход через аэропорт или по большому магазину может отнимать больше энергии с возрастом. Исследователи в Китае сейчас тестируют мягкий роботизированный костюм, который когда-нибудь сможет помогать вашим ногам выполнять часть этой работы.
Экспериментальный мягкий экзокостюм помогает бедрам, используя тонкие искусственные мышцы вместо обычных двигателей и редукторов. Исследование, опубликованное в рецензируемом журнале Science Advances, описывает прототип весом 4,2 фунта, который надевается на талию и бедра, как легкая шлейка.
В небольшом тесте на беговой дорожке шесть здоровых взрослых использовали в среднем на 13,9% меньше энергии, когда была активна силовая помощь. Датчики также показали, что мышцы их ног работали меньше.
Итак, как на самом деле работает мягкий экзокостюм, и что еще нужно улучшить, прежде чем вы сможете его носить?
Экспериментальный мягкий экзокостюм надевается на талию и бедра, двигаясь вместе с носителем, как легкая шлейка. (Ziqi Zhang, Wei Yu et al./Science Advances)
CyberGuy Live: Пропустили «Надоел спам?» Получите повтор и чек-лист
Наш бесплатный класс CyberGuy Live «Надоел спам?» завершился, но вы все еще можете посмотреть полный повтор и скачать наш чек-лист по борьбе со спамом. Курт «CyberGuy» Кнутссон шаг за шагом расскажет вам о простых способах сократить количество робозвонков, спам-сообщений, нежелательных писем и нежелательных сообщений. Вы также узнаете, как ограничить политические тексты, очистить свой почтовый ящик и выявить сообщения, которые могут подвергнуть риску вашу личную информацию.
Получите бесплатный повтор и чек-лист сейчас на CyberGuyLive.com.
Как мягкий экзокостюм помогает людям ходить
Многие роботизированные экзоскелеты полагаются на жесткие двигатели для движения суставов человека. Другие используют сжатый воздух, что требует насосов, клапанов и воздушного баллона. Эти компоненты могут сделать экзоскелет тяжелым или шумным. Они также могут ограничивать естественность движений вашего тела.
Новый мягкий экзокостюм использует другой подход. Он использует гибкие мышеподобные волокна, расположенные около каждого бедра. Когда вы идете, волокна тянут в нужный момент вашего шага, чтобы помочь двинуть ногу вперед. Ремни передают это тянущее усилие от искусственных мышц к бедрам и бедрам носителя. Гибкая конструкция позволяет костюму двигаться вместе с телом, а не заключать ноги в жесткий каркас. «Безмоторный» означает отсутствие традиционных двигателей и редукторов. Костюм по-прежнему использует компактный аккумуляторный блок и электрическую систему питания для активации своих искусственных мышц.
Искусственные мышцы заменяют тяжелые двигатели
Искусственные мышцы используют резиноподобный материал, называемый диэлектрическим эластомером. Материал меняет форму под воздействием электрического поля. Исследователи изучали диэлектрические эластомеры в течение многих лет. Однако более ранние конструкции не обладали силой, необходимой для помощи в движении человеческой ноги. Многие также были слишком громоздкими для удобного носимого устройства.
Вэй Юй и его коллеги из Хэбэйского технологического университета изменили молекулярную структуру материала, чтобы улучшить его характеристики. Затем они свернули тонкие слои в длинные волокна. Далее команда сгруппировала несколько волокон в пучки. Такое расположение работает подобно человеческой мышце, где множество более мелких волокон сокращаются вместе, создавая большую силу.
Исследователи также создали модульные соединители, которые позволяют добавлять больше волокон, когда приложение требует дополнительной тяговой силы. По данным Хэбэйского технологического университета, приводы совершили более 100 000 циклов во время лабораторных испытаний. Более длительные исследования должны будут показать, насколько хорошо материалы выдерживают ежедневное ношение.
Исследователи говорят, что технология в конечном итоге могла бы поддерживать пожилых людей и людей, восстанавливающихся после травм, но необходимы дополнительные испытания безопасности. (iStock)
Испытание мягкого экзокостюма снизило затраты энергии при ходьбе на 13,9%
Исследователи протестировали мягкий экзокостюм на шести здоровых добровольцах. Каждый участник ходил на беговой дорожке в нескольких условиях. Они ходили без костюма. Они также носили его с выключенными искусственными мышцами. Во время другого раунда электрическая помощь активно поддерживала их бедра.
Система метаболического тестирования измеряла, сколько кислорода использует каждый человек. Датчики, прикрепленные к их ногам, также отслеживали мышечную активность. Когда помощь была активна, добровольцы использовали в среднем на 13,9% меньше энергии, чем при ходьбе без костюма. Более низкая мышечная активность также предполагала, что их ногам требовалось меньше усилий для выполнения каждого шага.
Такое снижение может быть ощутимым во время долгой прогулки. Однако это исследование проводилось в контролируемых условиях беговой дорожки и с очень маленькой группой. Добровольцы также были здоровыми взрослыми. Исследователям все еще необходимы специальные исследования с участием пожилых людей и людей с проблемами мобильности.
Почему мягкий экзокостюм может помочь пожилым людям
Носимое устройство, снижающее усилия при ходьбе, может помочь людям оставаться активными дольше по мере изменения силы их ног. Подумайте о прогулке по большому продуктовому магазину или о проведении дня с семьей. Легкий костюм, который снимает часть нагрузки с ваших бедер, может сделать такие выходы более комфортными.
Дизайн также может казаться менее пугающим, чем жесткий роботизированный каркас. Его искусственные мышцы напоминают шнуры, встроенные в одежду, а поддерживающие ремни плотно прилегают к телу. Люди, восстанавливающиеся после операции, также могли бы однажды получить пользу от такого типа помощи. Однако будущие клинические испытания должны будут определить, кто может безопасно использовать костюм и сколько поддержки нужно каждому человеку. Равновесие представляет собой еще одно важное соображение. Текущее исследование было сосредоточено на энергии, необходимой для ходьбы, а не на предотвращении падений или устойчивости.
Что еще нужно мягкому экзокостюму для повседневного использования
Текущий прототип остается ранней исследовательской системой. Срок службы батареи ограничивает время, в течение которого костюм может оказывать помощь. Исследователи хотят, чтобы будущие версии работали дольше без значительного увеличения веса.
Система управления также должна автоматически реагировать, когда человек ускоряется или замедляется. Ходьба по траве или подъем по склону создадут дополнительные проблемы. Напряжение представляет собой еще одно препятствие. Приводы из диэлектрического эластомера часто требуют более 1000 вольт. Ток остается очень низким, но любой носимый потребительский продукт будет нуждаться в надежной изоляции и обширных испытаниях безопасности.
Исследователям также необходимо будет изучить, как волокна реагируют на пот и изменение температуры. Многократное сгибание во время повседневных действий также может повлиять на долгосрочную производительность. Цена для потребителя или дата выпуска не объявлены.
Легкий роботизированный костюм снизил затраты энергии при ходьбе в среднем на 13,9% в небольшом исследовании на беговой дорожке с участием шести здоровых взрослых. (Yurii Rylchuk / Ukrinform/Future Publishing via Getty Images)
Что это значит для вас
Вы не купите этот мягкий экзокостюм в ближайшее время, но исследование показывает, в каком направлении может развиваться поддержка мобильности. Более легкая система, которая движется вместе с вашим телом, может ощущаться гораздо более естественной, чем сегодняшние громоздкие моторизированные экзоскелеты.
Почти 14-процентное снижение затрат энергии при ходьбе обнадеживает. Тем не менее, тест включал только шесть здоровых взрослых на беговой дорожке, поэтому нам нужно гораздо больше доказательств относительно комфорта, безопасности и использования в реальных условиях.
Следующий большой шаг — тестирование костюма с пожилыми людьми и теми, у кого уже есть проблемы с ходьбой. Вот где мы узнаем, могут ли эти искусственные мышцы действительно помочь людям оставаться активными и независимыми. А пока всем, кто замечает изменения в подвижности, следует поговорить с врачом или физиотерапевтом о той поддержке, которая имеет смысл сегодня.
Ключевые выводы Курта
Что меня здесь цепляет, так это то, какой большой объем поддержки при ходьбе создали исследователи, не нагружая человека громоздкими двигателями. За костюмом весом 4,2 фунта, который снизил затраты энергии почти на 14%, стоит понаблюдать. Тем не менее, это был очень маленький лабораторный тест всего с шестью здоровыми взрослыми. Батарея должна работать дольше, а высоковольтная система потребует серьезных испытаний безопасности. Следующее, большее испытание впереди. Я хочу увидеть, как этот мягкий экзокостюм покажет себя с пожилыми людьми на реальных тротуарах и в течение более длительных периодов, прежде чем мы назовем это настоящим прорывом в мобильности.
Стали бы вы носить моторизированный экзокостюм, чтобы продолжать ходить дальше с возрастом? Дайте нам знать, написав нам на CyberGuy.com.
Подпишитесь на мой БЕСПЛАТНЫЙ отчет CyberGuy
Авторские права 2026 CyberGuy.com. Все права защищены.
Курт «CyberGuy» Кнутссон — удостоенный наград технический журналист, который глубоко любит технологии, оборудование и гаджеты, делающие жизнь лучше, со своими материалами для Fox News и FOX Business, начиная с утренних выпусков «FOX & Friends». Есть технический вопрос? Получите бесплатную рассылку CyberGuy от Курта, поделитесь своим мнением, идеей для статьи или комментарием на CyberGuy.com."
