Kui Conor Walsh oli MITi abiturient, tegutses ta oma professori eksoskeletiprogrammi proovipiloodina. Võimsat jäika seadet oli keeruline kanda ja sellega töötada, kuna see pidi kehaga liidestama, sundides kasutaja keha vastama seadme struktuurile, mitte vastupidi.
Lõpuks kolis Walsh Harvardisse ja alustas oma eksosuuringuid. Kuid ta soovitas liikumise hõlbustamiseks töötada välja pehmeid ja painduvaid süsteeme. Hiljuti ajakirjas Science Robotics avaldatud uurimistöö kohaselt on tema ülikonnad aidanud kõndijatel liikuda 20–25 protsenti tõhusamalt pärast viieaastast tööd.
"Kas meie lähenemine ja ka hulk teisi rühmi on hakanud kasutama, kas saate pakkuda väikest kuni mõõdukat abi, kuid väga kerge ja mittepiirava platvormi kaudu?" Ütleb Walsh.
Aparaat põhineb kaablil, mis aitab kaasa kahe erineva liigese, pahkluu ja puusa, liikumisele. Kasutaja kannab vöörihma ümber rakmeid ja rihmad ulatuvad sellest rakmest kuni iga vasika ümber olevate traksideni. Kabel kulgeb kannelt kuni rihmarattani vasikas ja seejärel väikese mootorini. (Praegu on ta mootorit ja jõuallikat mujale paigaldanud, et seda uuringut lihtsustada.)
Jaladele paigaldatud güroskoopilised andurid saadavad andmed mikrokontrollerile, mis tõlgendab jalutaja sammu ja haakub mootoriga sobival ajal. Kui mootor kaablis kerib, pukseerib see kannale, aidates sammu (mida nimetatakse plantaarseks paindumiseks). Taljevööl on kaks eesmärki; see toimib toena, nii et vasikas ei pea nii palju survet avaldama, vaid pakub abi ka puusaliigesele, kuna rihmaratta jõud kandub rihmade kaudu ülespoole.
Walsh ja tema kaasautorid jooksid aparaati neljal erineval võimsusastmel, et näha, mis oli kõige tõhusam.
"Selle uuringu peamine eesmärk oli vaadata, kuna suurendame inimesele osutatava abi mahtu ... millist tüüpi reageeringuid me inimeselt näeme?" Ütleb Walsh.
Nad leidsid, et isegi kõrgeimal abistamise tasemel (mõõdetuna kehakaalust rakendatud jõuga, maksimaalselt 75 protsenti) ei näinud nad platoot; efektiivsus, mõõdetuna hapniku hulgaga, mida osalejad kõndides kasutasid, pidevalt tõusis.
"Tema andmed viitavad sellele, et kui proovite jätkuvalt rohkem abi anda, ei pruugi olla mingit piiri ega piiri sellele, kui palju me saaksime inimese gaasi läbisõitu parandada, kui soovite, " ütleb Greg Sawicki. Sawicki töötab ka jalgsi abistavates eksosides, Põhja-Carolina ülikooli biomeditsiinitehnika dotsendina. Tema seadmed põhinevad väikesel, kergel ja jäigal eksoskeletil - vahel jõul, mõnikord vedru abil -, mis mahuvad pahkluu ümber.
"Uuringutes leidsime teistsuguse tulemuse, mille kohaselt on tootlus sageli vähenemas, " ütleb ta. „Teatud abipunktidega lähete hästi toime ja kui liiga palju annate, siis hakkab inimene-masin süsteemi efektiivsus vähenema.” Ta kahtlustab, et osa erinevusest on tingitud Walshi mitme liigesega arhitektuurist ja sellest, kuidas see hõlmab puusa liikumist.
Nii Walshi kui ka Sawicki tööd on rakendatud meditsiini valdkonnas, aidates insuldi ohvreid või hulgiskleroosi või muude vanusega seotud vigastuste ja haigustega patsiente nende liikuvuse suurendamiseks. Walsh on nende rakenduste jaoks süsteemide väljatöötamiseks teinud koostööd ReWalk Robotics'iga. Kuid on ka teine oluline rakendus, mis on aidanud Walshil saada DARPA rahastust: raskete varustustega sõdurid võivad ühel päeval kasutada selliseid ülikondi, et aidata neil kaugemale kõndida, rohkem kanda ja vähem väsimust tunda.
Mõlema eesmärgi nimel on Walsh viimistlenud tekstiile, ajamissüsteeme ja kontrollereid, et muuta sellised kostüümid realistlikumaks väljaspool laborit. "Selles valdkonnas tehakse edusamme tänu koostööle inimestega, kes mõistavad inimest, füsioloogiat, biomehaanikat ning inimestega, kes mõistavad robootikat ja tehnoloogiaaspekti, " ütleb ta. See on valdkondadevaheline lähenemisviis, mis hõlmab disaini ja ergonoomikat, aga ka biomehaanikat, tarkvaratehnikat ja robootikat. Kõik kõnnivad natuke erinevalt, seega peab süsteem olema vähemalt osaliselt kohandatav. Ja siis on kaal.
„Suurim väljakutse on käivituse võimsustihedus, “ ütleb Sawicki, viidates sellele, et akude ja mootorite paigaldamine jalutuskärule, mitte eemalt lähedalasuvale alusele, nagu tegi Walsh, võib tõhusust vähendada. Kuni aku- ja mootoritehnoloogia ei parane, nõuab mis tahes võimsuse suurendamine kaalu suurendamist - kompromiss, mis on praegu omane kõigile sellistele jalutajatele. "Seal on see põhireegel, et kui soovite olla võimsamad, peate mootorite osas olema raskem."
