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Entspringen vor Natur: Gehende Leistungsfähigkeit der Vorrichtungszunahmen

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Sie hat Millionen Jahre genommen, damit Menschen die Kunst des Gehens vervollkommnen. Aber Forschungsresultate zeigen, dass Menschen „Gasmeilenzahl“ unter Verwendung eines unpowered Exoskeleton sich verbessern können, um die Struktur ihrer Knöchel zu ändern.

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Die Vorrichtung setzt einen Extrafrühling in jeden menschlichen Schritt ein und verringert metabolischen Energieverbrauch um 7 Prozent unterhalb des Gehens in normale athletische Schuhe. Das Finden kann beide kerngesunden Leute fördern, die häufig auf ihren Füßen sind -- denken Sie an die Militärinfanterie oder die athletischen Babyausgewachsenes männliches Känguru, z.B. -- sowie die, die Opfer des Anschlags oder anderer Gangartbeeinträchtigungen gewesen sind.

Um einen Vorteil über Natur zu erzielen, prüften Staat North Carolina-Hochschul- und Carnegie Mellon-Hochschulforscher die Wirksamkeit einer leichten Niedrigbein Vorrichtung die ein Frühlings- und Kupplungssystem benutzt, das mit Kalbmuskeln und der Achillessehne während Leute arbeitet gehen. Das stromlinienförmige, Carbonfaser Vorrichtung wiegt über soviel wie einen normalen Müßiggänger -- herum 500 Gramm oder ein bisschen mehr als ein lbs -- und wird nicht motorisiert, also erfordert es keine Energie von den Batterien oder von anderen externen Kraftstoffquellen.

„Der unpowered Exoskeleton ist wie ein Katapult. Es hat einen Frühling, der die Tätigkeit von Ihrer Achillessehne nachahmt, und funktioniert parallel zu Ihren Kalbmuskeln, um die Last zu verringern, die nach ihnen gelegt wird,“ sagte Dr. Gregory Sawicki, ein biomedizinischer Ingenieur und Bewegungphysiologe in den Verbindung NC-Zustand/in die Universität der Nordc$carolina-Kapelle Hügel-Abteilung der biomedizinischen Technik, die das Papier co-authored. „Die Kupplung ist wesentlich, sich die Feder zu engagieren, nur während der Fuß aus den Grund ist und ihn elastische Energie speichern und dann freigeben lässt. Später es automatisch Befreiungen, zum der freien Bewegung zu erlauben, während der Fuß ist in der Luft.“

Die Studienteilnehmer -- neun kerngesunde Erwachsene -- gurtete die Exoskeletonvorrichtungen auf beiden Beinen und nach dem Abschluss etwas Praxistrainings ging mit einer normalen Geschwindigkeit auf einer Tretmühle. Die gleichen Themen gingen auch ohne Exoskeletons für einen Grundlinienvergleich.

Die Forscher prüften Exoskeletons mit Frühlingen, die in Steifheit schwankten. Wie Brei des Baby-Bären in der Goldilocks Geschichte, der Frühling, der lieferte, war der meiste Nutzen gemäßigt steif. Gehen mit Exoskeletons mit Frühlingen, die auch der Stiff oder die normalen oder hoch-als-normalen Energiekosten für Teilnehmer ergeben wurden zu gefälliges, die waren.

„Eine 7-Prozent-Verkleinerung in den Energiekosten ist wie der Start eines 10-lbs-Rucksacks, der bedeutend ist,“ Sawicki sagte. „Obwohl es überraschend ist, dass wir in der Lage waren, diesen Vorteil über einem System zu erzielen, das stark durch Entwicklung geformt wurde, zeigt diese Studie, dass es gibt noch viel, über menschliche Biomechanik und ein scheinbar einfaches Verhalten wie das Gehen zu erlernen.“

„Eines Tages bald können wir einfaches, Leichtgewichtler und verhältnismäßig billige Exoskeletons haben, zum wir zu helfen, herum zu erhalten, besonders wenn wir durch Verletzung oder Altern verlangsamt worden sind,“ sagten Papiermitverfasser Dr. Steven Collins, ein Maschinenbauingenieur und roboticist von der Carnegie Mellon-Universität.

Dr. Bruce Wiggin, ein ehemaliger NC-Zustand-Student im Aufbaustudium, co-authored das Papier. Finanzierung wurde von den Bewilligungen zu Sawicki vom NC-Zustand-Fähigkeit-Forschungs-und Fachmann-Entwicklungsfonds zur Verfügung gestellt; die nc-Zustand-Kanzler-Innovations-Kapital; Grant Nr. 2011152 von den US- Israel Binational Wissenschafts-Grundlage; und Preis-Zahl R01NR014756 vom nationalen Institut der Krankenpflege-Forschung der nationalen Institute von Gesundheit. Sie wurde auch durch die National Science Foundation unter Grant Nr. IIS-1355716 zu Collins gestützt.