[📪정보] 발목 외골격은 보행 속도를 크게 높일 수 있습니다.

[특이점 만세!(118.35)]

실험실 테스트에서 연구원들은 최적화 된 발목 외골격 시스템이 일반 속도에 비해 참가자의 보행 속도를 약 40 %까지 증가 시켰다는 것을 발견했습니다. 연구원들은 언젠가 노인의 보행 속도를 회복하는 데 도움이되기를 희망합니다.

이미지 크레딧 : Stanford University (여전히 YouTube 동영상에서 제공)

빨리 걸을 수 없다는 것은 실망스럽고 문제가 될 수 있지만, 특히 나이가 들어감에 따라 일반적인 문제입니다. 스탠포드 대학의 엔지니어들은 원하는 것보다 느리게 걷는 것이 널리 퍼져 있음에 주목하여 정강이 주위와 러닝화에 부착되는 프로토 타입 외골격 시스템이 실험에서 사람들의 자체 선택 보행 속도를 얼마나 잘 증가 시켰는지 테스트했습니다. 환경.

외골격은 모터에 의해 외부 적으로 구동되고 알고리즘에 의해 제어됩니다. 연구원들이 속도를 최적화했을 때 참가자들은 외골격이없는 일반 신발을 신었을 때보 다 평균 42 % 더 빠르게 걸었습니다. 본 연구의 결과는 한 출판 에 신경 시스템 및 재활 공학에 IEEE 거래 .

https://youtu.be/VtTOjGOxcSE

“우리는 외골격의 도움으로 보행 속도를 높일 수 있기를 바랐지만 그렇게 크게 개선 된 것을 발견하고 정말 놀랐습니다.”라고 Stanford의 기계 공학 부교수이자 논문의 수석 저자 인 Steve Collins 는 말했습니다 . "40 %는 거대합니다."

이 초기 실험 세트에서 참가자는 젊고 건강한 성인이었습니다. 인상적인 결과를 감안할 때 연구진은 노인을 대상으로 향후 테스트를 실행하고 외골격 디자인을 개선 할 수있는 다른 방법을 살펴볼 계획입니다. 그들은 또한 궁극적으로 실험실 밖에서 작동 할 수있는 외골격을 만들기를 희망합니다.

이 논문의 주 저자이자 기계 공학 박사후 연구원 인 송 승문 박사는“저의 연구 임무는 인간의 이동 뒤에 숨어있는 생체 역학과 운동 제어의 과학을 이해하고이를 적용하여 일상 생활에서 인간의 신체적 성능을 향상시키는 것입니다. "외골격은 신체적 삶의 질을 향상시킬 수있는 매우 유망한 도구라고 생각합니다."

루프에서 걷기

이 연구에서 테스트 한 발목 외골격 시스템은 다양한 디자인을 시도하기위한 테스트 베드 역할을하는 실험 에뮬레이터입니다. 그것은 상단 정강이 주위와 참가자가 착용하는 통합 운동화에 고정되는 프레임을 가지고 있습니다. 보행면 옆에 앉아 외골격의 뒤쪽 길이를 따라 움직이는 밧줄을 당기는 대형 모터에 부착됩니다. 알고리즘에 의해 제어되는 테더는 착용자의 발 뒤꿈치를 위로 잡아 당겨 땅에서 밀 때 발가락을 아래로 향하게합니다.

이 연구를 위해 연구자들은 10 명의 참가자가 5 가지 작동 모드로 걸도록했습니다. 그들은 외골격이없는 일반 신발을 신고 외골격을 끄고 외골격을 켜고 속도에 최적화, 에너지 사용에 최적화, 위약 모드를 조절하여 더 천천히 걸을 수있는 세 가지 모드로 걸었습니다. 모든 테스트에서 참가자는 자신의 속도에 맞는 트레드밀을 걸었습니다.

속도에 최적화 된 모드 (보행 속도가 42 % 향상됨)는 인간 참여 프로세스를 통해 만들어졌습니다. 알고리즘은 사용자가 걷는 동안 외골격 설정을 반복적으로 조정하여 각 조정마다 사용자의 속도를 향상시키는 것을 목표로합니다. 속도에 최적화 된 작동 모드를 찾는 데는 약 150 번의 조정과 1 인당 2 시간이 걸렸습니다.

속도 최적화 모드는 보행 속도를 크게 증가시키는 것 외에도 에너지 사용을 미터당 약 2 % 감소 시켰습니다. 그러나 그 결과는 외골격 모드의 의도적 인 특징이 아니라는 점을 감안할 때 사람마다 크게 달랐습니다.

“이 연구는 보행 속도 증가에 대한 과학적 질문에 특별히 답하기 위해 고안되었습니다. “우리는 편안함이나 에너지와 같은 다른 성과 측정에 대해서는별로 신경 쓰지 않았습니다. 그러나 참가자 10 명 중 7 명은 더 빨리 걸을뿐만 아니라 에너지를 덜 소비하여 사람들을 효율적으로 도울 수있는 잠재적 인 외골격의 양을 보여줍니다.”

특히 에너지 사용에 최적화 된 설정은 이전 실험에서 차용 한 것입니다. 현재 연구에서이 모드는 속도 최적화 설정보다 에너지 사용을 더 줄 였지만 속도를 크게 높이지는 않았습니다. 의도 한대로 위약 모드는 참가자의 속도를 늦추고 에너지 사용을 늘 렸습니다.

더 빠르고, 더 강하고

이제 연구원들은 이러한 상당한 속도 지원을 얻었으므로 향후 발목 외골격 에뮬레이터 버전을 사용자 전반에 걸쳐 지속적으로 에너지 사용을 줄이는 동시에 더 편안하게하는 데 집중할 계획입니다.

노인을 구체적으로 고려하면서 Collins와 그의 연구실은 미래의 디자인이 관절의 무게로 인한 통증을 줄이거 나 균형을 개선 할 수 있는지 궁금합니다. 그들은 노인들과 유사한 보행 테스트를 수행 할 계획이며 이러한 테스트가 고무적인 결과를 제공하기를 바랍니다.

“속도의 40 % 증가는 젊은 성인과 노인의 차이보다 큽니다. "따라서 이와 같은 장치 는 노인을 위해 자체적으로 선택한 보행 속도를 복원 할뿐만 아니라 향상시킬 수 있으며, 이는 다음 번에 테스트하게되어 기쁩니다."

출처 : Stanford University

https://www.technology.org/2021/04/24/stanford-engineers-find-ankle-exoskeletons-can-greatly-increase-walking-speed/

[마리스텔라(imanuell)]

개추