Pokušaj ažuriranja stepenica nalik je izmišljanju kotača: Poboljšanje jednostavnog dizajna koji je izdržao test vremena nije lak zadatak. Za osobe s ozljedama ili ograničenom pokretljivošću, uspon stubištem također nije lak zadatak. Probijajući fiziku navigacije na stepenicama, tim biomehaničkih istraživača izumio je prototip koji bi mogao pomoći pokretanju stepenica i njihovih korisnika do novih visina.
Povezani sadržaj
- Umjetnost kao terapija: kako kreativno stariti
"Moja se mama voli žaliti da je stvarno aktivna i da može hodati na velikim daljinama, ali svaki put kad se stepenicama na njih bude teško penjati se", kaže Karen Liu, profesorica računalnih znanosti na Georgia Institute of Technology.
Liu, također odgovarajući autor studije u PLOS ONE koja opisuje novi prototip stubišta, prepoznao je da se penjanje stepenicama svrstava u jednu od najtežih aktivnosti za starije ili ozlijeđene. Čak i kada su pojedinci fizički zdravi i pokretni, gubitak sposobnosti kretanja stepenicama često je odlučujući faktor koji ljude tjera iz njihovih domova u životne zajednice koje imaju pomoć.
Novi prototip stubišta koristi energiju kada se osoba spusti niz stepenice i reciklira je na putu prema gore kako bi korisnicima pružio poticaj. Djeluje zato što, nasuprot intuitivnom, ljudi troše više energije silazeći stubama nego gore.
Kad se popnete stubama, sva energija koju uložite u podizanje nogu pretvara se u potencijalnu energiju - kad dođete na vrh više ste nego što ste bili prije. Spuštanje stepenicama je druga priča. Sa svakim korakom vaše je tijelo u suštini pod nadzorom pada, a energija koju mišići troše da spriječi gadan pad na dno se gubi. Liu je mislio da se potrošena energija može uhvatiti i vratiti uzlaznom putanjom.
"Ni na koji način nisam mogao stvoriti takav uređaj", rekao je Liu. Kao informatičarka, imala je dobru ideju, ali nikakav način da stvarno napravi prototip. Okrenula se Leni Ting, profesorici biomedicinskog inženjerstva na sveučilištu Emory i poznavatelju ljudske kinetike. "Niko ne poznaje pokret bolje od Lene", kaže ona. Zajedno s tadašnjim post-doktorskim istraživačem Ting-a Yun Seong Songom, sastavili su glave i doradili dizajn.
Na njihovo iznenađenje, izumiti kotač bio je komad torte. "Nije bilo tako teško kao što sam mislila da će biti", kaže Song. „Imali smo za cilj jednostavnost - nismo tražili fantastičnog robota koji se može kretati, razgovarati i donositi dobre odluke.“ Oni su samo pokušavali provaliti u mehaniku koja se već događa svaki put kada se krenete stepenicama ili stepenicama.
Svaka imanja prototišnih pomoćnih stepenica za recikliranje energije pričvršćena su na opruge. Na putu niz stepenice, pritisak svakog koraka koraka gura prema pokretnoj platformi, komprimira opruge i pomoću elektromagnetske brave zaključava gazište na mjestu. Komprimirane opruge hvataju se i zadržavaju energiju koja bi se u protivnom trošila. Na povratku prema gore, manometar na svakom gazištu osjeti stopalo, oslobađa bravu i opruge oslobađaju pohranjenu energiju kako bi se ubrzao uspon.
"Mislio sam, nema šanse da to uspije", prisjeća se Ting. Proljetno napunjeni koraci doveli su u obzir prikaze katapulta ili praćki. To je u redu ako ste olimpijski svod, ali ne ako ste starija ili povrijeđena osoba koja samo pokušava probiti svoj put gore.
Prošli su kroz nekoliko proljetnih dizajna i smjestili se na nježnu produžnu oprugu. Ako mirujete na njihovim novim stepenicama, ne morate brinuti da će biti katapultirano do slijetanja. Tek što vam pokrenuta platforma nježno pomogne vaše stopalo do sljedeće razine, tek kada ste u pokretu. "Može vam pomoći samo dok aktivno idete gore ili dolje, a ne može vas gurnuti", kaže Ting.
Spuštanje njihovim stepenicama "osjeća se kao da se spuštate niz brdo s vrlo mekim tlom", kaže Song. "Kao da imate jastuk na svakom koraku, a dok silazite niz njih, čupate ih. Osjećate nisku gravitaciju. "Taj je osjećaj lako savladati za ispitne ljude koje su unijeli u laboratorij.
Uzdižući se s druge strane "Kao da vam netko zapravo diže nogu", kaže Song. Svi su puhali kroz vlažnu travu na kiši, ali osjećate li sablasnu pomoć dok koračate stubama? Za to se treba naviknuti. Ipak, nakon preko 300 probnih vožnji, izvijestili su da nema problema sa sigurnošću. Također su koristili senzore za mjerenje zajedničke aktivnosti i pokazali su da uspon pomoćnim stepenicama zahtijeva znatno manje posla od onoga što se troši na uobičajene stepenice. Štoviše, njihov se prototip sastavlja za djelić cijene ugradnje lifta ili stubišta.
S ovim obećavajućim rezultatima, tim se nada da će imati proizvod koji bi se mogao plasirati na tržište kako bi olakšao život starijim osobama ili ozlijeđenima. "Stepenice za recikliranje energije sjajna su ideja", kaže Steve Collins, profesor strojarstva na Sveučilištu Carnegie Mellon koji nije bio uključen u studiju.
"Naši mišići su nevjerojatne stvari", kaže Collins. Oni postaju jači kako bi odgovarali našim potrebama, troše nam gorivo koje opskrbljujemo iz okoliša i sami se liječe. "Bilo koji inženjer volio bi moći raditi neke od tih stvari", kaže on, ali zbog svih njihovih nevjerojatnih sposobnosti, jedna stvar u kojoj mišići loše rade je recikliranje energije. Iz ovog novog stubišta, kaže Collins, izumitelji su napali fiziku da učini ono što naši mišići ne mogu. "Učinkovito hvataju i vraćaju vam energiju."
Budući da su stepenice jednostavne i jeftine za postavljanje, Collins smatra da bi mogli starijim osobama ili onima s ograničenom pokretljivošću omogućiti da malo duže ostanu u svojim domovima. "To bi zaista moglo promijeniti mnogo ljudi", kaže. "Uz malo sitnica ... mislim da bi ovo mogao biti dobar proizvod."
Liu i njezin tim imaju privremeni patent na svojim pomoćnim stepenicama, ali marketing njihovog izuma ovisit će o interesu. Oni imaju puno ideja, a mogli bi čak i implementirati niz novih značajki za svoje stepenice poput skladištenja uložene energije za upotrebu u drugim aplikacijama. Umjesto da se, primjerice, pomažu pri usponu stepenica, mogli bi zamijeniti mehanizam koji bi mogao iskoristiti tu energiju za punjenje mobitela.
Sljedeće, njihov docket jednostavno razvija čitav niz stepenica koje će se nadograditi na postojeći prototip. Na kraju dana njihov je cilj pomoći osobama s oštećenom mobilnošću da ostanu u svojim domovima. Liu se prepričavala pokazujući majci njihove stepenice prototipa. "Njezin je komentar bio:" Pa, bolje je da požurite. "
