الهيكل الخارجي الذي صممه باحثو هندسة كوينز لتحسين كفاءة المشي هو موضوع دراسة جديدة ظهرت في المجلة الأكاديمية الرائدة علوم.
يتخذ علم المشي خطوته الكبيرة التالية بمساعدة الهيكل الخارجي الفريد الذي يسمح للمستخدمين بالمشي لمسافة أطول مع استخدام طاقة أقل. تم تطوير النموذج الأولي المثبت على ظهره بواسطة فريق متعدد التخصصات من كلية كوينز للهندسة والعلوم التطبيقية ، وهو يزيل الطاقة خلال مرحلة معينة من دورة المشي ، مما يقلل من تكلفة التمثيل الغذائي للمشي. تم نشر تفاصيل تطوير الجهاز وتقييمه اليوم في Science - إحدى المجلات الأكاديمية الأولى في العالم.
على عكس تقنيات الهيكل الخارجي الحالية التي إما تضيف الطاقة أو تنقلها من مرحلة واحدة من دورة المشي إلى أخرى ، فإن هذا الجهاز الجديد يساعد المستخدمين عن طريق إزالة الطاقة التي تساعد عضلات الركبة خلال لحظة حرجة - تسمى مرحلة التأرجح النهائي.
يقول مايكل شبيرتيك ، حاصل على درجة الدكتوراه حديثًا: "قد يبدو إزالة الطاقة من ساقي الشخص أثناء المشي أمرًا غير منطقي ، مثل الضغط على الفرامل في سيارة متحركة". خريج وكاتب رئيسي للدراسة ، "لكن عضلاتنا تزيل الطاقة بشكل طبيعي أثناء المشي ، ويساعدها جهازنا على القيام بذلك."
ويتصور الفريق التكنلوجيا- الذي يزن ما يزيد قليلاً عن نصف كيلوغرام - مما يمكّن المتنزهين من المشي لمسافات أطول أو يساعد الممرضات على تقليل التعب بعد نوبة عمل طويلة على أقدامهن.
يقول Qingguo Li ، الأستاذ المساعد في الهندسة الميكانيكية وهندسة المواد والمؤلف المشارك للدراسة: "لقد كان تحسين اقتصاد المشي والجري موضوعًا مهمًا للبحث على مدار العقدين الماضيين ، نظرًا لآثاره العلمية والعملية". "المشي عملية دقيقة ومحسّنة للغاية ، مما يجعل من الصعب استخدام الهياكل الخارجية لتحسين كفاءة المشي."
بالإضافة إلى مساعدة المستخدم ، يقوم الجهاز بتحويل الطاقة المزالة إلى كهرباء يمكن استخدامها لتشغيل نظام التحكم بالجهاز والأجهزة المحمولة الأخرى. يمكن أن تكون هذه القدرة على حصاد الطاقة مفيدة بشكل خاص للأفراد الذين يسافرون سيرًا على الأقدام في مواقع بعيدة ، مما يسمح لهم بشحن الهواتف الخلوية أو أجهزة GPS. قاد يان فاي ليو ، أستاذ الهندسة الكهربائية وهندسة الحاسبات والمؤلف المشارك للدراسة ، تطوير إلكترونيات الطاقة بالجهاز.
تضمن نهج الفريق متعدد التخصصات عناصر من الميكانيكا الحيوية المشي وعلم وظائف الأعضاء والتفاعلات بين الإنسان والآلة وابتكار التصميم. تم إجراء الكثير من هذا البحث في الإنسان التحرك مركز الأبحاث ، وهو منشأة تابعة لمركز كوينز / كينغستون للعلوم الصحية مجهزة بتكنولوجيا تحليل المشي ذات المستوى العالمي.