Канадские инженеры разработали экзоскелет, который снижает метаболические затраты при ходьбе. В статье, опубликованной в журнале Science, ученые описывает свою систему и то, как она работает. Сама по себе ходьба требует метаболических затрат.

Энергия по-разному расходуется на разные части ступней, ног, таза и туловища. Предыдущие исследования также показали, что во время каждого шага поднятая в воздух нога должна применять тормозное усилие, когда она приземляется, чтобы человек не кувыркался вперед. Именно это действие особенно затратно для мышц, поскольку они должны напрягаться и поддерживать тормозную силу, а также слегка растягиваться.

В новой работе ученые использовали торможение механических систем, разработав экзоскелет, который берет на себя часть торможения, возникающего во время ходьбы, и тем самым снижает общие метаболические затраты при ходьбе.

При разработке экзоскелета исследователи стремились улавливать часть энергии, которая теряется во время ходьбы, поэтому они добавили небольшой генератор. У него есть кабели, которые прикрепляются к ногам и затягиваются, когда нога переходит в положение торможения. Сопротивление со стороны генератора создает небольшое тормозное усилие, освобождая ногу от необходимости выполнять всю работу. Таким образом, экзоскелет не только снижает метаболические затраты при ходьбе, но и производит небольшое количество электроэнергии — 0,25 Вт за цикл ходьбы.

Тестирование показало, что экзоскелет сокращает нагрузку для пешехода всего на 3,3%. Однако авторы исследования отмечают, что этого достаточно — люди, преодолевающие большое расстояние, заметили разницу.