Một bộ xương ngoài được thiết kế bởi các nhà nghiên cứu Kỹ thuật của Queen để cải thiện hiệu quả đi bộ là chủ đề của một nghiên cứu mới được đăng trên tạp chí học thuật hàng đầu Khoa học.
Khoa học về đi bộ đang có bước tiến lớn tiếp theo với sự hỗ trợ của một bộ xương ngoài độc đáo cho phép người dùng đi bộ xa hơn trong khi sử dụng ít năng lượng hơn. Được phát triển bởi một nhóm đa ngành từ Khoa Kỹ thuật và Khoa học Ứng dụng của Nữ hoàng, nguyên mẫu đeo ba lô loại bỏ năng lượng trong một giai đoạn cụ thể của chu kỳ dáng đi, giảm chi phí trao đổi chất khi đi bộ. Chi tiết về sự phát triển và đánh giá của thiết bị đã được xuất bản ngày hôm nay trên Science — một trong những tạp chí học thuật hàng đầu thế giới.
Không giống như các công nghệ bộ xương ngoài hiện có bổ sung năng lượng hoặc chuyển nó từ giai đoạn này của chu kỳ dáng đi sang giai đoạn khác, thiết bị mới này hỗ trợ người dùng bằng cách loại bỏ năng lượng giúp cơ đầu gối trong thời điểm quan trọng - được gọi là giai đoạn xoay cuối.
Michael Shepertycky, một tiến sĩ gần đây, cho biết: “Việc loại bỏ năng lượng từ chân của một người trong khi đi bộ nghe có vẻ trái ngược với trực giác, giống như việc đạp phanh trong một chiếc xe đang di chuyển vậy. tốt nghiệp và là tác giả chính của nghiên cứu, "nhưng cơ bắp của chúng ta tự nhiên loại bỏ năng lượng khi chúng ta đi bộ và thiết bị của chúng tôi giúp chúng làm như vậy."
Nhóm nghiên cứu dự kiến công nghệ—chỉ nặng hơn nửa kg — cho phép những người đi bộ đường dài có thể đi bộ quãng đường dài hơn hoặc giúp các y tá bớt mệt mỏi sau một thời gian dài di chuyển bằng đôi chân.
Qingguo Li, Phó Giáo sư Cơ khí và Vật liệu, đồng tác giả của nghiên cứu cho biết: “Cải thiện nền kinh tế đi bộ và chạy đã là một chủ đề nghiên cứu quan trọng trong hai thập kỷ qua, do những ý nghĩa khoa học và thực tiễn của nó. “Đi bộ là một quá trình tinh tế và được tối ưu hóa cao, điều này gây khó khăn cho việc sử dụng bộ xương ngoài để cải thiện hiệu quả đi bộ.”
Ngoài việc hỗ trợ người dùng, thiết bị chuyển đổi năng lượng bị loại bỏ thành điện năng có thể được sử dụng để cung cấp năng lượng cho hệ thống điều khiển của thiết bị và các thiết bị di động khác. Khả năng thu năng lượng này có thể đặc biệt hữu ích cho những cá nhân đi bộ ở các địa điểm xa xôi, cho phép họ sạc điện thoại di động hoặc thiết bị GPS. Yan-Fei Liu, Giáo sư Kỹ thuật Điện và Máy tính và là đồng tác giả của nghiên cứu, đã dẫn đầu sự phát triển của điện tử công suất của thiết bị.
Phương pháp tiếp cận liên ngành của nhóm bao gồm các yếu tố của cơ sinh học đi bộ, sinh lý học, tương tác giữa người và máy và đổi mới thiết kế. Phần lớn nghiên cứu này được thực hiện trên con người Di động Trung tâm Nghiên cứu, một cơ sở của Trung tâm Khoa học Sức khỏe của Nữ hoàng / Kingston được trang bị công nghệ phân tích dáng đi đẳng cấp thế giới.