Kad je Conor Walsh bio diplomski student na MIT-u, ponašao se kao testni pilot za svoj egzoskeletni program profesora. Snažni, kruti uređaj bio je izazov za nošenje i rad, zbog načina na koji je trebao biti povezan s tijelom, prisiljavajući korisničko tijelo da udovoljava strukturi uređaja, a ne obrnuto.
Na kraju se Walsh preselio na Harvard i započeo vlastito istraživanje egzosuita. No, smislio je raditi na mekim, fleksibilnim sustavima kako bi se pomoglo kretanju. Nakon pet godina rada, njegova odijela pomogla su šetačima da se efikasnije kreću 20 do 25 posto, pokazalo je nedavno njegovo istraživanje, objavljeno u časopisu Science Robotics .
"Pristup koji zauzimamo i hrpa drugih grupa također počinju zauzimati, možete li pružiti malu do umjerenu pomoć, ali kroz vrlo laganu i ne ograničavajuću platformu?", Kaže Walsh.
Aparat se temelji na kablu koji pomaže u pokretu dvaju različitih zglobova, gležnja i kuka. Korisnik nosi kaiš oko struka, a naramenice se pružaju od tog pojasa do naramenica oko svakog teleta. Kabel ide od pete do remenice na teletu, a potom do malog motora. (Za sada je zadržao motor i izvor napajanja drugdje, kao način da pojednostavi studiju.)
Žiroskopski senzori montirani na noge šalju podatke u mikrokontroler, koji interpretira korak šetača i uključuje motor u odgovarajuće vrijeme. Dok se motor okreće u kablu, povlači se za petu, pomažući koraku (nazvanom plantarna fleksija). Pas od struka služi u dvije svrhe; djeluje kao potpora, tako da tele ne moraju podnositi toliki pritisak, ali također nudi pomoć zglobu kuka, jer se sila iz remenice prenosi preko naramenica.
Walsh i njegovi koautori vodili su aparat na četiri različite razine snage da vide što je najučinkovitije.
"Glavni cilj ove studije bio je sagledavanje, kako povećavamo količinu pomoći koju pružamo osobi ... koje vrste odgovora vidimo od osobe?", Kaže Walsh.
Ono što su otkrili je da, čak i na najvišoj razini asistencije (mjereno silinom primijenjenom kao postotak tjelesne težine, koja iznosi najviše 75 posto), nisu vidjeli plato; učinkovitost, mjerena količinom kisika koju su sudionici koristili dok su šetali, nastavila rasti.
"Ono što njegovi podaci sugeriraju jest da, ako i dalje pokušavate dodati dodatnu pomoć, možda neće postojati granica, bez ikakvih granica koliko bismo mogli poboljšati čovjekovu kilometražu, ako hoćete", kaže Greg Sawicki. Sawicki također radi u sporednim odijelima, kao izvanredni profesor biomedicinskog inženjerstva na Sveučilištu u Sjevernoj Karolini. Njegovi se uređaji temelje na malom, laganom krutom egzoskeletu - koji se ponekad pokreće, ponekad aktivira opruga - koji se uklapa oko gležnja.
"U našim istraživanjima otkrili smo drugačiji rezultat, a to je da se često smanjuje povrat", kaže on. "Učinite dobro do određenog trenutka pomoći, a onda ako date previše, učinkovitost ljudsko-strojnog sustava počinje opadati." Sumnja da je razlika u Walshovoj multi-zglobnoj arhitekturi i kako ono uključuje gibanje kuka.
I Walsh-ov i Sawickijev rad primijenjen je na medicinskom području pomažući žrtvama moždanog udara ili pacijentima s multiplom sklerozom ili drugim ozljedama i bolestima povezanim s dobi da povećaju svoju pokretljivost. Walsh se udružio s ReWalk Robotics-om u razvoju sustava za te aplikacije. No, tu je i druga važna aplikacija, koja je Walshu pomogla da dobije DARPA financiranje: Vojnici koji teže teže opreme mogu jednog dana koristiti odijela poput ovih kako bi im pomogli da hodaju dalje, nose više i doživljavaju manji umor.
Slijedeći oba cilja, Walsh je usavršavao tekstil, pogonske sustave i kontrolere kako bi takva odijela bio što realniji izvan laboratorija. "Napredak na ovom polju dolazi kroz suradnju s ljudima koji razumiju ljudsku, fiziološku, biomehaničku i ljude koji razumiju robotiku i tehnološki aspekt", kaže on. To je interdisciplinarni pristup koji sadrži dizajn i ergonomiju, ali i biomehaniku, softversko inženjerstvo i robotiku. Svi hodaju malo drugačije, pa sustav mora biti barem djelomično prilagodljiv. A onda je tu i težina.
„Najveći izazov je gustoća snage pokretanja“, kaže Sawicki, ističući da postavljanje baterija i motora na šetač, umjesto na daljinu, na obližnji stalak, kao što je to učinio Walsh, može umanjiti učinkovitost. Dok se tehnologija baterije i motora ne poboljša, svako povećanje snage zahtijeva povećanje težine, što je za sada svojstveno svim takvim šetačima. "Postoji ovo osnovno pravilo da ako želite biti jači, morate biti teži, kada su u pitanju motori."
