Вчені розробили екзоскелет, запозичивши принцип велосипеда, який допомагає значно збільшити швидкість бігу.
При правильному перерозподілі зусиль людина в подібному екзоскелете зможе бігти зі швидкістю близько 21 метра в секунду – тобто приблизно 75 кілометрів на годину. Такі розрахунки наведені в статті, опублікованій в Science Advances, передає Naked Science .
Поки це лише теоретичні дані, але команда вчених вже в наступному році готова представити прототип пружинного екзоскелета, який допоможе людям розігнатися до такої швидкості.
Наш результат може привести до появи нового покоління доповнюючих пристроїв <…> для спортивних змагань, рятувальних операцій та правоохоронних органів, де люди зможуть виграти завдяки збільшенню швидкості руху, – стверджують автори роботи Аманда Сутрісно і Девід Джей Браун.
Ідею пружинного екзоскелета дослідникам підказали велосипеди. Коли людина біжить, його ноги більшу частину часу (близько 80%) знаходяться в повітрі і не виконують ніякої корисної роботи. У випадку з велосипедом все зовсім не так: одна з ніг практично в будь-який момент часу штовхає педаль, передаючи це зусилля на колеса.
Щоб виправити це, Браун і Сутрісно провели комп’ютерне моделювання ряду пристроїв, враховуючи опір повітря, межа потужності людських ніг і кількість енергії, яке втрачається при торканні ногою землі. Дослідники прийшли до висновку, що необхідний імпульс для збільшення швидкості бігу може дати пружинний пристрій.
Коли бігун піднімає і згинає ногу, в пружині накопичується енергія. При русі ноги вперед пружина залишається стислій. У той момент, коли стопа торкається землі, енергія пружини вивільняється, допомагаючи людині сильніше відштовхнутися і рухатися швидше. Такий принцип дозволяє виконувати роботу і в «повітряної фази бігу». Ще один принцип, запозичений у велосипеда, – наявність передач. У пружинному екзоскелете це реалізовано за допомогою механізму, який постійно скорочує стискаючий обсяг, – адже більш короткі пружини жорсткіші.
Дослідники сподіваються завершити демонстраційну модель вже в наступному році, але визнають, що для доведення механізму до розуму знадобиться ще кілька років.
На ранньому етапі це буде виглядати як екзоскелет, але на більш пізніх етапах <…> як взуття, – каже Девід Джей Браун.
