Cuba untuk mengemaskini tangga adalah seperti mencipta semula roda: Meningkatkan pada reka bentuk yang mudah yang telah mengawasi ujian masa bukanlah tugas yang mudah. Bagi orang yang mengalami kecederaan atau mobiliti yang terhad, bagaimanapun, memanjat tangga bukanlah tugas yang mudah. Dengan menggodam fizik navigasi tangga, satu pasukan penyelidik biomekanik telah mencipta prototaip yang boleh membantu menaiki tangga dan pengguna mereka ke tahap yang lebih tinggi.
Kandungan Terkait
- Seni sebagai Terapi: Bagaimana Usia Kreatif
"Ibu saya suka mengadu bahawa dia benar-benar aktif dan dia boleh berjalan jauh, tetapi setiap kali ada tangga dia mengalami kesulitan mendaki mereka, " kata Karen Liu, seorang profesor sains komputer di Institut Teknologi Georgia.
Liu, juga pengarang yang sama dalam kajian PLOS ONE yang menggambarkan prototaip tangga baru, mengakui bahawa tangga mendaki disenaraikan sebagai salah satu aktiviti paling sukar untuk orang tua atau cedera. Walaupun individu secara fizikalnya sihat dan mudah alih, kehilangan keupayaan untuk menavigasi tangga sering merupakan faktor penentu yang memaksa orang keluar dari rumah mereka dan menjadi komuniti hidup dibantu.
Prototaip tangga baru memanfaatkan tenaga apabila seseorang turun tangga, dan mendaur ulangnya dalam perjalanan kembali untuk memberi pengguna dorongan. Ia berfungsi kerana, secara kontra, orang membazir lebih banyak tenaga menuruni tangga daripada naik.
Apabila memanjat tangga, semua tenaga yang anda masukkan ke dalam kaki anda akan berubah menjadi tenaga yang berpotensi-apabila anda sampai ke puncak anda lebih tinggi daripada anda sebelum ini. Menurun tangga adalah satu lagi cerita. Dengan setiap langkah badan anda pada asasnya jatuh dalam keadaan terkawal, dan tenaga yang digunakan oleh otot anda untuk menghindari terjatuh buruk ke dasar terbuang. Liu menganggap bahawa tenaga yang terbuang boleh ditangkap dan dikembalikan pada pendakian menaik.
"Tidak mungkin saya boleh membuat peranti seperti itu, " kata Liu. Sebagai seorang saintis komputer, dia mempunyai idea yang bagus tetapi tidak ada cara untuk membina prototaip. Dia berpaling kepada Lena Ting, profesor kejuruteraan bioperubatan di Emory University dan pakar dalam kinetika manusia. "Tiada siapa yang tahu pergerakan lebih baik daripada Lena, " katanya. Bersama-sama dengan peneliti post-doktor Ting, Yun Seong Song, mereka meletakkan kepala mereka bersama-sama dan menyempurnakan reka bentuk.
Mengejutkan mereka, mencipta semula roda adalah sekeping kek. "Ia tidak begitu sukar kerana saya fikir ia akan berlaku, " kata Song. "Kami mensasarkan kesederhanaan-kita tidak akan melakukan robot mewah yang boleh bergerak dan bercakap dan membuat keputusan yang baik." Mereka hanya cuba menggodam mekanik yang telah berlaku setiap kali anda naik atau turun tangga.
Setiap jejak tangga bantuan prototaip tangga kitar semula mereka dilampirkan kepada mata air. Dalam perjalanan menuruni tangga, tekanan dari setiap langkah kaki mendorong ke bawah satu platform bergerak, memampatkan mata air dan mengunci tapak dengan kunci elektromagnetik. Mata air termampat menangkap dan berpegang kepada tenaga yang akan hilang. Dalam perjalanan ke belakang, tolok tekanan pada setiap deria kaki, melepaskan kunci, dan pelepasan mata air yang disimpan tenaga untuk membantu mendorong pendakian.
"Saya fikir, ini tidak akan berfungsi, " kata Ting. Langkah-langkah yang dimuatkan oleh spring dibawa ke minda penglihatan melompat atau katapel. Itulah baik jika anda seorang pelumba Olimpik, tetapi tidak jika anda seorang tua atau orang yang cedera hanya cuba untuk membuat jalan di tingkat atas.
Mereka melalui beberapa reka bentuk musim bunga dan menetap di musim luruh yang lembut. Sekiranya anda masih berdiri di atas tangga baru, anda tidak perlu bimbang untuk melancarkan pelayaran seterusnya. Ia tidak sampai anda berupaya bahawa platform berbunga dengan perlahan membantu kaki anda sampai ke peringkat seterusnya. "Ia hanya boleh membantu anda kerana anda secara aktif naik atau turun, ia tidak dapat mendorong anda, " kata Ting.
Berjalan menuruni tangga mereka "merasakan berjalan di atas bukit dengan tanah yang sangat lembut, " kata Song. "Ia seperti anda mempunyai kusyen di setiap langkah, dan semasa anda berjalan ke bawah, anda akan menyapu mereka. Anda merasakan graviti yang rendah. "Sensasi itu mudah untuk menguasai subjek ujian yang mereka bawa ke makmal.
Berada di sisi lain, "Ia seperti seseorang sebenarnya mengangkat kakimu, " kata Song. Semua orang telah melesat melalui rumput basah di dalam hujan, tetapi merasakan bantuan hantu ketika anda berjalan ke tangga? Itu mengambil masa untuk digunakan. Namun, selepas lebih daripada 300 ujian dijalankan, mereka tidak melaporkan masalah dengan keselamatan. Mereka juga menggunakan sensor untuk mengukur aktiviti bersama, dan menunjukkan bahawa menaikkan tangga bantuan memerlukan kerja kurang dari apa yang dibelanjakan pada tangga konvensional. Lebih-lebih lagi, prototaip mereka datang bersama untuk sebahagian kecil daripada harga memasang lif atau stairlift.
Dengan keputusan yang menjanjikan ini, pasukan berharap produknya dapat dipasarkan untuk menjadikan hidup lebih mudah bagi orang tua atau cedera. "Tangga kitar semula tenaga adalah idea yang hebat, " kata Steve Collins, profesor kejuruteraan mekanikal di Carnegie Mellon University yang tidak terlibat dengan kajian itu.
"Otot kita adalah perkara yang menakjubkan, " kata Collins. Mereka semakin kuat untuk memenuhi keperluan kami, mereka melepaskan bahan api yang kami membekalkan mereka dari alam sekitar, dan mereka menyembuhkan diri mereka sendiri. "Mana-mana jurutera akan suka dapat melakukan beberapa perkara itu, " katanya, tetapi untuk semua keupayaan mereka yang menakjubkan, satu perkara otot yang buruk adalah tenaga kitar semula. Dengan tangga baru ini, Collins berkata, pencipta telah menggodam fizik untuk melakukan apa yang tidak dapat dilakukan oleh otot kita. "Mereka cekap menangkap dan mengembalikan tenaga kepada awak."
Kerana tangga mudah dan murah untuk dipasang, Collins fikir mereka boleh membenarkan orang tua atau mereka yang mempunyai mobiliti terhad untuk tinggal di rumah mereka sedikit lebih lama. "Ia benar-benar boleh membuat perbezaan bagi banyak orang, " katanya. "Dengan sedikit tweak ... saya rasa ini boleh menjadi produk yang baik."
Liu dan pasukannya mempunyai paten sementara pada tangga bantuan mereka, tetapi memasarkan rekaan mereka bergantung pada minat. Mereka mempunyai banyak idea, dan bahkan dapat melaksanakan beberapa ciri baru untuk tangga mereka seperti menyimpan tenaga yang ditangkap untuk kegunaan dalam aplikasi lain. Sebagai ganti membantu menaikkan tangga, sebagai contoh, mereka boleh membuat mekanisme yang boleh memancarkan tenaga itu untuk mengecas telefon bimbit.
Seterusnya pada docket mereka hanya mengembangkan set lengkap tangga yang akan membina prototaip sedia ada, bagaimanapun. Pada penghujung hari, matlamat mereka adalah untuk membantu mereka yang mengalami pergerakan terjejas tinggal di rumah mereka. Liu menceritakan bahawa ibunya menunjukkan tangga prototaip mereka. "Kenyataannya adalah, 'Nah, anda lebih cepat tergesa-gesa.'"
