این اسکلت خارجی مکانیکی، راه رفتن را کارآمدتر می کند

برای اولین بار، محققین توانسته اند شیوه راه رفتن انسان را بدون استفاده از منبع قدرت خارجی بهبود بخشند. بر اساس پژوهشی که در Nature منتشر شد، یک اگزواسکلت (اسکلت خارجی) که با هر کفش ورزشی معمولی سازگار است، میزان انرژی مصرفی حین راه رفتن را تا 7 درصد کاهش می دهد.

به صورت خلاصه، این وسیله سبب می شود که انسان در پیاده روی های طولانی مدت، کمتر احساس خستگی کند. جالب اینجاست که برای اولین بار، چنین تکنولوژی و دستگاهی نیازی به باتری یا موتور ندارد و به صورت مکانیکی کار می کند.

گرگوری ساویچکی، فیزیولوژیست دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی و محقق این پروژه می گوید: "پژوهش ما نشان می دهد که راه رفتن، یک وظیفه فوق تکامل یافته در انسان، می تواند از طریق تکنولوژی و مهندسی انسانی بهبود پیدا کند."

در ادامه با دیجیاتو همراه باشید.

کاهش 7 درصدی انرژی مصرف شده توسط بدن انسان چیز جدیدی نیست و محققین طی سال های گذشته به تکنولوژی هایی دست یافتند که می توانست این رقم را تا 6 درصد برساند اما با استفاده از سیستم کمپرس هوا و مصرف انرژی.

اما دستگاهی که ساویچکی و تیم اش توسعه داده اند، نه نیازی به موتور دارد و نه برای کار کردن به باتری های بزرگ وابسته است. در واقع آن ها از انرژی تلف شده بدن انسان که از کف پا به زمین وارد می شود استفاده کرده و مسیر جریان انرژی را تغییر می دهند. انرژی از ماهیچه های ساق پا و تاندون ها وارد این دستگاه می شود که فنری کوچک و ابتدایی در خود دارد.

برخلاف اغلب عضلات، ماهیچه های ساق پا، با کوتاه و ضخیم کردن خود فعال نمی شوند. در عوض، با تاندون آشیل رابطه ای بسیار مستحکم و استوار دارند که این رابطه سبب کش آمدن و به عقب بازگشتن ماهیچه می شود.

Screen_Shot_2015-04-01_at_12.34.35_PM.0

اگزواسکت توسعه داده شده دقیقا همین کار را با کمک سیستم فنری و جهشی، بدون مصرف انرژی خارجی انجام می دهد. وقتی پاشنه پا از زمین برداشته می شود، ماهیچه پشت پا، در کشیده ترین حالت ممکن است. شما سعی می کنید قدم بردارید، بنابراین پای خود را تا حد ممکن به جلو برده و در ابتدا پاشنه پا را فرود می آورید، سپس باقی نقاط پا با زمین برخورد می کند.

حین قدم برداشتن، ابتدا پاشنه پا و سپس پنجه از روی زمین برداشته می شود، بنابراین منطقی است که آشیل در این مقطع بیشترین نیرو را به ماهیچه ها تحمیل کند. اما دستگاه چگونه کار می کند؟

در لحظه فرود پا، گیره ای که در بالای دستگاه قرار دارد درگیر می شود و کلاج، ریسمانی که فنر به آن متصل است را سریعا به سمت بالا می کشد. در این لحظه که تاندون خارجی در حالتی کاملا کشیده و مستحکم قرار دارد (اما فنر در حالت عادی است)، تمام کف پا نیز روی زمین قرار گرفته و آماده برداشتن قدم بعدی می شود.

ضمن برداشتن پاشنه پا از روی زمین، فنر به حالت کشیده در می آید و در لحظه برداشتن پنجه از روی زمین، گیره ای که ابتدا از آن صحبت کردیم کاملا آزاد می شود و مانع و مقاومتی به وجود نمی آید. سپس این چرخه دوباره از ابتدا تکرار می شود.

این دستگاه بسیار هم سبک است و با بستن آن به پا، شبیه به یک آدم آهنی نخواهید شد: "دستگاه بین 300 تا 500 گرم وزن دارد که تنها اندکی از کفش های سبک ورزشی شما سنگین تر است.

هایکه والری، مهندس بیومکانیک دانشگاه دلفت هلند که در این تحقیق مشارکتی نداشته می گوید: "میزان انرژی ذخیره شده ای که گزارش آن منتشر شده فوق العاده است."

آرت کو، مهندس بیومکانیک دانشگاه میشیگان نیز می گوید اگرچه پژوهش اخیر قابل توجه است اما باید توجه داشت که تا رسیدن به مقطعی که این محصول به تولید برسد و مورد استفاده قرار بگیرد زمان زیادی باقی مانده.

دنیل فریس، یک مهندس بیومکانیک دیگر از دانشگاه میشیگان هم سوالاتی در ذهن دارند: "هنوز مشخص نیست که این دستگاه به وظایف روزانه ما که ریتم ندارند چگونه پاسخ می گوید."

ذخیره انرژی در زمان ایستادن، نشستن و بلند شدن، بلند شدن و نشستن و چرخش انجام نمی شود. با این حال، فریس می گوید این وسیله می تواند برای افرادی که قدرت مچ پای شان کاهش یافته یا آسیب های نخاعی دارند موثر باشد.

ساویچکی می گوید استفاده از این کفش چندان هم سخت نیست: "بعد از 20 دقیقه یا همین بیشتر، نسبت به آن آگاه نیستند؛ کفش با آن ها یکی می شود." تنها زمانی که متوجه حضور آن می شوید زمانی است که پای تان را برهنه کنید: "یک احساس شدیدی در پای خود پس از استفاده حس می کنید که برای برخی افراد تا 5 دقیقه به طول می انجامد. احساس می کنید پای تان در زیرتان متلاشی می شود."

این مسئله ای است که محققین باید در مورد آن مطالعات بیشتری داشته باشند. پوشیدن یک اسکلت خارجی در دراز مدت چه اثرات مخربی می تواند روی بدن انسان داشته باشد؟ اگر کسی زمان زیادی را روی ویلچر بگذراند و از ماهیچه هایش استفاده نکند، به مرور زمان قدرت کنترل آن ها را از دست خواهد داد.

همین بلا بر سر ماهیچه های پا خواهد آمد و احتمالا سبب تضعیف شدید عضلاتی می شود که باعث راه رفتن می شوند. ساویچکی می گوید: "غریضه من می گوید که اگر این را تمام مدت بپوشید، بدن، دستگاه را به عنوان راهی موازی در نظر می گیرد و مورفولوژی پای تان تغییر می کند. ما هنوز چیزی نمی دانیم."

تقریبا 5 سال به طول انجامیده تا طراحی فوق حاصل شود و حالا ممکن است طرح ساویچکی و تیم اش به طور کلی کارایی نداشته باشد اما اگر یک جفت از اسکلت های خارجی آن ها را بخواهید، تقریبا باید 1000 دلار هزینه کنید.

منبع:
TheVerge
برچسب ها

مطالب مرتبط

تولید اولین اسکلت خارجی مخصوص کودکان معلول [تماشا کنید]

انجمن ملی تحقیقات اسپانیا موسوم به CSIC، برای اولین بار موفق به تولید یک اسکلت خارجی برای توانبخشی کودکان معلول شده است. این اسکلت روباتیک قرار است توانایی راه رفتن را به کودکانی که از ناهنجاری های ستون فقرات و تحلیل ماهیچه ای رنج می برند، بازگرداند. بدنه این ماشین 11.8 کیلوگرمی از آلمینیوم و تیتانیوم ساخته شده و... ادامه مطلب

شهرها تا 30 سال دیگر چه شکلی به خود خواهند گرفت؟

«ایان پیرسون» (Ian Pearson) یکی از افراد نام آشنا در زمینه پیش بینی آینده تکنولوژی به شمار می رود و تا به امروز، با دقتی 85 درصدی توانسته وقایع مربوط به آینده بشریت را پیش بینی کند. وی اخیراً به کمک کمپانی Hewden، یک کمپانی فعال در حوزه اجاره تجهیزات ساخت و ساز» گزارشی فراهم... ادامه مطلب

اسکلت روباتیک Robo-Mate جابجایی اجسام سنگین را ساده خواهد کرد

اسکلت های خارجی نیرومند یا powered exoskeleton ابزارهایی هستند که روی بدن قرار گرفته و با استفاده از مکانیزم های خود موجب افزایش توانایی های کاربر شده و در عالم واقعیت، قابلیت بلند کردن اجسام سنگین و انجام اعمالی را به انسان می دهند که بیشتر به فیلم های تخیلی شباهت دارد. تا امروز اما تحقیق و توسعه این ابزارها تنها... ادامه مطلب

اسکلت رباتیک جدید نحوه راه رفتن کودکان مبتلا به فلج مغزی را بهبود می دهد

در سال های اخیر استفاده از اسکلت های رباتیک خارجی برای کمک به افرادی که از مشکلات حرکتی رنج می برند به خوبی رواج یافته و باعث شده امید به زندگی در این افراد افزایش چشمگیری پیدا کند. البته تفاوت های عمده در علت بروز اختلالات حرکتی باعث شده که روش های به کار رفته برای... ادامه مطلب

نظرات ۸

وارد شوید

برای گفتگو با کاربران، وارد حساب کاربری خود شوید.

ورود
x