Ультразвук используется для лучшей калибровки экзоскелетов

Экзоскелеты для нижних конечностей не просто двигают ноги пользователя вперед - они перемещают их, основываясь непосредственно на походке пользователя. Команда из Гарвардского университета утверждает, что разработала более совершенный метод определения этой походки с помощью ультразвука.

Обычно экзоскелеты калибруются в соответствии с длиной шага, темпом, пронацией и другими характеристиками походки отдельных пользователей, просто анализируя фактические движения ног. Этот процесс может потребовать, чтобы человек ходил в экзоскелете несколько часов - задача, которая может оказаться непосильной для пользователей с сильно ограниченной подвижностью.

Стремясь ускорить и упростить этот процесс, гарвардские исследователи использовали портативные ультразвуковые датчики для получения изображений и записи икроножных мышц добровольцев во время выполнения ими различных упражнений на беговой дорожке. На основе полученных профилей мышечной активности команда оценила, какую силу помощи должен приложить экзоскелет нижней части ноги во время отталкивания в цикле ходьбы каждого человека.

Индивидуальные профили можно было создать всего за несколько секунд ходьбы. После того, как эти профили были запрограммированы в экзоскелете, было обнаружено, что испытуемые расходуют меньше метаболической энергии при ходьбе с экзоскелетом, чем без него.

Кроме того, для обеспечения такого уровня помощи экзоскелету требовалось меньше усилий, чем в случае, когда ультразвуковая калибровка не использовалась. Это означает, что устройство было не только более щадящим для пользователей, но и более энергоэффективным.

"Это исследование показывает, что можно обеспечить более эффективную помощь при ходьбе, если приурочить ее к моменту, когда мышца начинает сокращаться, а не начинать помощь в зависимости от того, как двигается нога, - говорит нам соавтор исследования профессор Роберт Хоу. - Оказалось, что у разных людей существуют значительные различия во времени сокращения икроножных мышц, и ультразвук позволяет определить оптимальное время для оказания помощи для каждого человека".

Исследование описано в статье, которая недавно была опубликована в журнале Science Robotics.