Un esoscheletro progettato dai ricercatori di Queen's Engineering che migliora l'efficienza della camminata è oggetto di un nuovo studio pubblicato sulla principale rivista accademica Scienze.
La scienza della camminata sta compiendo il suo prossimo grande passo con l'aiuto di un esoscheletro unico che consente agli utenti di camminare ulteriormente utilizzando meno energia. Sviluppato da un team multidisciplinare della Queen's Faculty of Engineering and Applied Science, il prototipo montato su zaino rimuove l'energia durante una fase specifica del ciclo del passo, riducendo il costo metabolico della camminata. I dettagli dello sviluppo e della valutazione del dispositivo sono stati pubblicati oggi su Science, una delle riviste accademiche più importanti al mondo.
A differenza delle tecnologie di esoscheletro esistenti che aggiungono energia o la trasferiscono da una fase del ciclo del passo a un'altra, questo nuovo dispositivo aiuta gli utenti rimuovendo l'energia che aiuta i muscoli del ginocchio durante un momento critico, chiamato fase di oscillazione terminale.
"Rimuovere l'energia dalle gambe di una persona durante la camminata può sembrare controintuitivo, come applicare il freno in un'auto in movimento", afferma Michael Shepertycky, un recente dottorato di ricerca. laureato e autore principale dello studio, "ma i nostri muscoli rimuovono naturalmente energia mentre camminiamo e il nostro dispositivo li aiuta a farlo".
La squadra prevede il la tecnologia- che pesa poco più di mezzo chilo - consentendo agli escursionisti di percorrere distanze più lunghe o aiutando gli infermieri a sentirsi meno stanchi dopo un lungo turno in piedi.
"Il miglioramento dell'economia della camminata e della corsa è stato un importante argomento di ricerca negli ultimi due decenni, a causa delle sue implicazioni scientifiche e pratiche", afferma Qingguo Li, professore associato di ingegneria meccanica e dei materiali e coautore dello studio. "Camminare è un processo delicato e altamente ottimizzato, che rende difficile l'uso di esoscheletri per migliorare l'efficienza della camminata".
Oltre ad assistere l'utente, il dispositivo converte l'energia rimossa in elettricità che può essere utilizzata per alimentare il sistema di controllo del dispositivo e altri dispositivi portatili. Questa capacità di raccolta di energia potrebbe essere particolarmente utile per le persone che viaggiano a piedi in località remote, consentendo loro di caricare telefoni cellulari o dispositivi GPS. Yan-Fei Liu, professore di ingegneria elettrica e informatica e coautore dello studio, ha guidato lo sviluppo dell'elettronica di potenza del dispositivo.
L'approccio interdisciplinare del team includeva elementi di biomeccanica del cammino, fisiologia, interazioni uomo-macchina e innovazione del design. Gran parte di questa ricerca è stata condotta in Human Mobilità Research Center, una struttura del Queen's/Kingston Health Sciences Centre dotata di una tecnologia di analisi dell'andatura di prim'ordine.