Экзокостюм позволяет сократить затраты энергии во время бега (+видео)

Исследователи из Института Вайса и Института инженерных и прикладных наук Джона Полсона в Гарвардском университете показали, как мягкий экзокостюм может снизить затраты энергии при беге на дорожке на 5,4%, позволяя достигать лучших результатов.

Разумеется, бег требует больших затрат энергии, чем ходьба – поэтому легкий текстильный экзокостюм является идеальной платформой для снижения этих показателей. Гибкие кабели соединяют заднюю часть бедра и корпус с внешним актуатором. Человек в экзокостюме на беговой дорожке использует актуатор как дополнительную пару разгибающих мышц бедра при каждом шаге. Энергозатраты измерялись по уровню потребления кислорода и производства углекислого газа.

Команда испытала два варианта «поддержки бега», в одном из которых актуаторы включаются в начале каждого шага в соответствии с анатомией бега, а в другом – несколько позже, на основе данных компьютерной симуляции. Как и можно было предположить, второй вариант оказался гораздо эффективнее. Результаты испытаний доказывают, что имитация привычных биологических явлений не всегда станет оптимальным методом. Исследователи показали, что, применяя силу немного позже, можно оказывать влияние также на коленный сустав и взаимодействие стоп с поверхностью, тогда как биологический метод воздействует только на мышцы бедра. Тем не менее для подтверждения результатов потребуются дополнительные испытания.

Команда рассчитывает продолжить работу и сделать бег еще менее энергозатратным. В рамках этого исследования были испытаны только два метода — систему можно оптимизировать далее. Цель ученых – разработать одежду, позволяющую сохранять значительно больше энергии, чем требуется на ее ношение. Такие костюмы могут помочь бегунам-любителям или спортсменам в процессе реабилитации. В рамках исследования модуль актуатора не ставился на одежду за счет значительного веса, однако, по словам исследователей, в будущем технологии позволят сделать аккумуляторы и электронные компоненты меньше и легче. Тогда закрепить модуль можно будет прямо на костюме, что позволит бегунам практиковаться где угодно, а не только на дорожке.