Гэты рабатызаваны экзашкілет зможа забяспечыць чалавеку звышчалавечую раўнавагу
Гэта можа быць збавеннем для пажылых людзей і людзей з абмежаванымі магчымасцямі, каб яны не падалі.
Выява: Candler Hobbs, Georgia Institute of Technology
Рабатызаваныя чаравікі, якія забяспечваюць звышчалавечыя рэфлексы, могуць дапамагчы чалавеку трымаць раўнавагу. Новае даследаванне паказвае, што ключ да паляпшэння раўнавагі — мець боты, якія могуць дзейнічаць хутчэй, чым рэагуе чалавек.
Калі чалавек паслізнецца ці спатыкнецца, то для аднаўлення раўнавагі яму патрабуецца час, каб біялагічныя чуйнікі адправілі сігналы ў нервовую сістэму, а затым уключылі мускулы. Робаты ў падобных сітуацыях могуць дзейнічаць значна хутчэй, выкарыстоўваючы правады замест нерваў для перадачы сігналаў.
Але робаты па-ранейшаму дрэнна ўмеюць балансаваць, таму што яны пакуль не могуць імітаваць рэакцыю людзей, калі іх раўнавага парушаная. У сваім нядаўнім даследаванні інжынеры-біямеханікі і даследчыкі рэабілітацыйнай фізіялогіі імкнуліся адказаць на пытанне, ці могуць так званыя «пераносныя робаты», напрыклад, экзашкілеты ніжніх канечнасцей або рабатызаваныя пратэзы палепшыць здольнасць чалавека ўтрымліваць раўнавагу.
Падчас даследавання навукоўцы з Georgia Institute of Technology ўдзельнікаў размясцілі на спецыяльнай рухомай падлозе, каб літаральна «выцягнуць дыван» з-пад ног. Удзельнікаў прасілі захоўваць раўнавагу, трымаючы ногі на месцы, але часам ім даводзілася рабіць крок, каб не ўпасці тварам на зямлю. Затым даследчыкі запраграмавалі спецыяльныя экзаботы так, каб яны аказвалі «імгненную» дапамогу па захаванні раўнавагі з розным часам затрымкі: спачатку з той жа хуткасцю, як рэагуе сам чалавек, а потым з больш высокай хуткасцю рэакцыі.
Выява: Candler Hobbs, Georgia Institute of Technology
Выявілася, што толькі рэжым, які пераўзыходзіць чалавечую рэакцыю на страту раўнавагі, дапамог карыстальнікам хутчэй аднавіць раўнавагу і не дазволіў ім зрабіць крок для ўтрымання раўнавагі.
Выкарыстоўваючы ультрагук, даследчыкі змаглі прасачыць, як ікраножныя мускулы расцягваюцца падчас слізгацення. Расцяжэнне мускулаў стварае важныя сэнсарныя сігналы, неабходныя нервовай сістэме для ініцыявання рэакцыі раўнавагі. Больш хуткія за рэакцыю чалавека экзаботы фактычна ліквідавалі сігналы расцяжэння ікраножных мускулаў, але кантрольныя сігналы для тых самых цягліц у адказ на нервовую сістэму ў цэлым захаваліся.
Гэта азначае, што нервовая сістэма — гэта больш, чым набор простых рэфлексаў, якія рэагуюць на лакальнае расцяжэнне цягліц. Насамрэч яна дзейнічае для збору інфармацыі з усяго цела, каб заставацца ў вертыкальным становішчы як стоячы, так і пры хадзе.
Чаму гэта важна
Выкарыстанне пераносных робатаў для паляпшэння мабільнасці, асабліва раўнавагі, даўно было марай навукоўцаў і інжынераў. Але даследаванні на сённяшні дзень былі сканцэнтраваны галоўным чынам на прапанове механічнай дапамогі, каб было людзям хадзіць лягчэй, хутчэй і даўжэй. Калі не лічыць некалькіх перспектыўных лабараторных даследчых прылад, то ўвага ў галіне пераносных робатаў была не надта засяроджана на раўнавазе.
Пакуль яшчэ шмат трэба зрабіць, каб надзейныя экзашкілеты дапамагалі балансаваць у паўсядзённым жыцці асобам з парушэннямі раўнавагі, напрыклад, пажылым людзям або людзям з інсультам ці пашкоджаннем спіннога мозга. Падобныя даследаванні дапамогуць у вывучэнні выкарыстання экзашкілетаў для іншых суставаў ніжніх канечнасцей (каленных і тазасцегнавых), а таксама дапамогуць больш хуткай распрацоўцы штучнага інтэлекту, які зможа прадбачыць рызыку падзення і дазволіць падтрымліваць персаналізаваны звышчалавечую раўнавагу.
