Apabila Conor Walsh adalah pelajar siswazah di MIT, beliau bertindak sebagai juruterbang ujian untuk program exoskeleton profesornya. Peranti yang kuat dan tegar itu mencabar untuk dipakai dan bekerja dengan, kerana cara ia perlu bersentuhan dengan badan, memaksa badan pengguna untuk mematuhi struktur peranti, dan bukan sebaliknya.
Akhirnya, Walsh berpindah ke Harvard, dan memulakan penyelidikan exosuitnya sendiri. Tetapi dia membuat satu titik untuk bekerja pada sistem lembut dan lentur untuk membantu pergerakan. Selepas lima tahun kerja, samannya telah membantu para pejalan kaki bergerak 20 hingga 25 peratus lebih cekap, menurut penyelidikannya, yang diterbitkan baru-baru ini dalam Robot Sains .
"Pendekatan yang kami ambil, dan sekumpulan kumpulan lain juga mula mengambil, bolehkah anda memberikan bantuan kecil hingga sederhana, tetapi melalui platform yang sangat ringan dan tidak terhad?" Kata Walsh.
Alat ini didasarkan pada kabel, yang membantu membantu gerakan dua sendi yang berbeza, pergelangan kaki dan pinggul. Pengguna memakai tali pinggang di sekeliling pinggang, dan tali diperluaskan dari abah-abah ini kepada penyokong setiap anak lembu. Kabel berjalan dari tumit ke katrol pada betis, dan kemudian ke motor kecil. (Buat masa ini, dia telah memelihara sumber motor dan kuasa yang dipasang di tempat lain, sebagai cara untuk mempermudahkan kajian.)
Sensor gyroscopic dipasang pada kaki menghantar data ke mikrokontroler, yang menafsirkan langkah walker dan melibatkan motor pada waktu yang sesuai. Sebagai motor reels dalam kabel, ia tugs pada tumit, membantu langkah (dipanggil fleksi plantar). Belt pinggang berfungsi dua tujuan; ia bertindak sebagai sokongan, jadi anak lembu itu tidak perlu menanggung tekanan yang banyak, tetapi ia juga menawarkan bantuan kepada sendi pinggul, kerana daya dari takal dipindahkan ke atas melalui tali.
Walsh dan coauthorsnya menjalankan radas pada empat tahap kuasa yang berbeza untuk melihat apa yang paling berkesan.
"Matlamat utama kajian ini adalah untuk melihat, apabila kami meningkatkan jumlah bantuan yang kami sampaikan kepada orang ... apakah jenis tindak balas yang kita lihat daripada orang itu?" Kata Walsh.
Apa yang mereka dapati adalah, walaupun pada tahap yang paling tinggi membantu (diukur oleh daya yang digunakan sebagai peratus berat badan, memaksimumkan pada 75 peratus), mereka tidak melihat dataran tinggi; kecekapan, seperti yang diukur oleh jumlah oksigen peserta digunakan ketika berjalan, terus naik.
"Apa yang dicadangkan oleh datanya adalah, apabila anda terus berusaha menambah bantuan, mungkin tidak ada batasan, tidak ada batasan untuk berapa banyak kita dapat meningkatkan perbatasan gas seseorang, jika anda akan, " kata Greg Sawicki. Sawicki juga bekerja dalam exosuit berjalan-jalan, sebagai profesor kejuruteraan bioperubatan di University of North Carolina. Peranti beliau didasarkan pada eksoskeleton kecil yang ringan dan ringan-kadang-kadang berkuasa, kadang-kadang digerakkan oleh musim semi-yang sesuai di sekitar pergelangan kaki.
"Dalam kajian kami, kami mendapati hasil yang berbeza, yang mana terdapat pulangan yang sering berkurangan, " katanya. "Anda dapat mencapai tahap tertentu bantuan, dan kemudian jika anda memberi terlalu banyak, kecekapan sistem mesin manusia mula merosot." Dia mengesyaki beberapa perbezaan adalah disebabkan oleh seni bina pelbagai artik Walsh, dan bagaimana ia menggabungkan gerakan pinggul.
Kedua-dua kerja Walsh dan Sawicki telah digunakan untuk bidang perubatan, membantu mangsa strok, atau pesakit dengan multiple sclerosis, atau kecederaan dan penyakit yang berkaitan dengan usia untuk meningkatkan mobiliti mereka. Walsh telah bekerjasama dengan Robotics ReWalk untuk membangunkan sistem untuk aplikasi ini. Tetapi terdapat aplikasi penting yang kedua, yang membantu Walsh mendapatkan pembiayaan DARPA: Askar yang memakai alat berat boleh menggunakan satu sada seperti ini untuk membantu mereka berjalan lebih jauh, membawa lebih banyak, dan mengalami keletihan yang kurang.
Dalam mengejar kedua-dua matlamat tersebut, Walsh telah menyempurnakan tekstil, sistem penggerak, dan pengawal untuk membuat saman sedemikian lebih realistik di luar makmal. "Kemajuan dalam bidang ini datang melalui kerjasama dengan orang yang memahami manusia, fisiologi, biomekanik, dan orang-orang yang memahami robotika dan aspek teknologi, " katanya. Ini pendekatan mendisiplinkan, yang menampilkan reka bentuk dan ergonomik, tetapi juga biomekanik, kejuruteraan perisian dan robotik. Setiap orang berjalan sedikit berbeza, jadi sistem mesti sekurang-kurangnya disesuaikan secara separa. Dan kemudian ada berat badan.
"Cabaran terbesar adalah ketumpatan kuasa penggambaran, " kata Sawicki, sambil menegaskan bahawa pemasangan bateri dan motor pada walker bukan dari jarak jauh di pendirian berhampiran, seperti yang dilakukan Walsh, dapat mengurangkan kecekapan. Sehingga teknologi bateri dan motor bertambah baik, sebarang kenaikan kuasa memerlukan peningkatan berat badan, suatu tradeoff yang, pada masa ini, yang terdapat dalam semua pejalan kaki tersebut. "Ada peraturan asas ini jika anda mahu menjadi lebih kuat, anda harus lebih berat, ketika datang ke motor."
