Lompat ke konten Lompat ke sidebar Lompat ke footer

Gelang Kaki Exoskeleton Memungkinkan Berjalan Lebih Cepat

Tidak dapat berjalan dengan cepat dapat membuat frustasi dan bermasalah, tetapi ini adalah masalah yang umum, terutama seiring bertambahnya usia. Memperhatikan kelambanan berjalan kaki yang lebih lambat dari yang diinginkan, para insinyur di Universitas Stanford telah menguji seberapa baik prototipe sistem kerangka luar yang telah mereka kembangkan - yang dipasang di sekitar tulang kering dan ke dalam sepatu lari - meningkatkan kecepatan berjalan yang dipilih sendiri oleh orang-orang di pengaturan eksperimental.

IMAGESGambar: www.jejaktapak.com

Eksoskeleton secara eksternal didukung oleh motor dan dikendalikan oleh algoritma. Ketika para peneliti mengoptimalkannya untuk kecepatan, rata-rata partisipan berjalan 42 persen lebih cepat daripada saat mereka memakai sepatu biasa dan tanpa kerangka luar. Hasil penelitian ini diterbitkan 20 April di IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering .

"Kami berharap dapat meningkatkan kecepatan berjalan dengan bantuan kerangka luar, tetapi kami benar-benar terkejut menemukan peningkatan yang begitu besar," kata Steve Collins, profesor teknik mesin di Stanford dan penulis senior makalah tersebut. "Empat puluh persen sangat besar."

Untuk rangkaian percobaan awal ini, partisipannya adalah orang dewasa muda yang sehat. Mengingat hasil yang mengesankan, para peneliti berencana untuk menjalankan tes di masa depan dengan orang dewasa yang lebih tua dan melihat cara lain untuk meningkatkan desain exoskeleton. Mereka juga berharap pada akhirnya dapat membuat exoskeleton yang dapat bekerja di luar lab, meski tujuan itu masih jauh.

"Misi penelitian saya adalah untuk memahami ilmu biomekanik dan kontrol motorik di balik penggerak manusia dan menerapkannya untuk meningkatkan kinerja fisik manusia dalam kehidupan sehari-hari," kata Seungmoon Song, seorang rekan postdoctoral di bidang teknik mesin dan penulis utama makalah tersebut. "Saya pikir eksoskeleton adalah alat yang sangat menjanjikan yang dapat mencapai peningkatan kualitas fisik hidup."

Berjalan di lingkaran

Sistem eksoskeleton pergelangan kaki yang diuji dalam penelitian ini merupakan emulator eksperimental yang berfungsi sebagai testbed untuk mencoba berbagai desain. Ini memiliki bingkai yang mengikat di sekitar tulang kering atas dan menjadi sepatu lari terintegrasi yang dipakai peserta. Itu melekat pada motor besar yang duduk di samping permukaan jalan dan menarik tambatan yang membentang sepanjang bagian belakang kerangka luar. Dikendalikan oleh algoritme, tambatan menarik tumit pemakainya ke atas, membantu mereka mengarahkan jari kaki ke bawah saat mendorong dari tanah.

Untuk penelitian ini, peneliti meminta 10 partisipan berjalan dengan lima mode operasi berbeda. Mereka berjalan dengan sepatu normal tanpa kerangka luar, dengan kerangka luar dimatikan dan dengan kerangka luar dihidupkan dengan tiga mode berbeda: dioptimalkan untuk kecepatan, dioptimalkan untuk penggunaan energi, dan mode plasebo yang disesuaikan untuk membuat mereka berjalan lebih lambat. Dalam semua tes, peserta berjalan di atas treadmill yang menyesuaikan dengan kecepatan mereka.

Mode yang dioptimalkan untuk kecepatan - yang menghasilkan peningkatan kecepatan berjalan 42 persen - diciptakan melalui proses manusia-dalam-lingkaran. Algoritme berulang kali menyesuaikan setelan kerangka luar saat pengguna berjalan, dengan tujuan meningkatkan kecepatan pengguna dengan setiap penyesuaian. Menemukan mode operasi yang dioptimalkan kecepatannya membutuhkan sekitar 150 putaran penyesuaian dan dua jam per orang.

Selain sangat meningkatkan kecepatan berjalan, mode yang dioptimalkan kecepatannya juga mengurangi penggunaan energi, sekitar 2 persen per meter perjalanan. Namun, hasil tersebut sangat bervariasi dari orang ke orang, yang agak diharapkan, mengingat itu bukan fitur yang disengaja dari mode exoskeleton itu.

"Studi ini dirancang untuk secara khusus menjawab pertanyaan ilmiah tentang peningkatan kecepatan berjalan," kata Song. "Kami tidak terlalu peduli dengan ukuran kinerja lainnya, seperti kenyamanan atau energi. Namun, tujuh dari 10 peserta tidak hanya berjalan lebih cepat tetapi juga mengonsumsi lebih sedikit energi, yang benar-benar menunjukkan seberapa besar potensi exoskeletons untuk membantu orang dengan cara yang efisien. . "

Pengaturan yang dioptimalkan secara khusus untuk penggunaan energi dipinjam dari percobaan sebelumnya. Dalam studi saat ini, mode ini mengurangi penggunaan energi lebih dari pengaturan kecepatan yang dioptimalkan tetapi tidak meningkatkan kecepatan sebanyak itu. Seperti yang dimaksudkan, mode placebo memperlambat peserta dan meningkatkan penggunaan energi mereka.

Lebih baik, lebih cepat, lebih kuat

Sekarang, setelah para peneliti mendapatkan bantuan kecepatan yang signifikan, mereka berencana untuk memfokuskan versi emulator kerangka luar pergelangan kaki yang akan datang pada pengurangan penggunaan energi secara konsisten di seluruh pengguna, sekaligus menjadi lebih nyaman.

Dalam mempertimbangkan orang dewasa yang lebih tua secara khusus, Collins dan labnya bertanya-tanya apakah desain masa depan dapat mengurangi rasa sakit yang disebabkan oleh beban pada persendian atau meningkatkan keseimbangan. Mereka berencana untuk melakukan tes berjalan yang serupa dengan orang dewasa yang lebih tua dan berharap tes tersebut memberikan hasil yang menggembirakan juga.

"Peningkatan kecepatan 40 persen lebih dari perbedaan antara orang dewasa yang lebih muda dan orang dewasa yang lebih tua," kata Collins. "Jadi, mungkin saja perangkat seperti ini tidak hanya dapat memulihkan tetapi juga meningkatkan kecepatan berjalan yang dipilih sendiri untuk individu yang lebih tua dan itu adalah sesuatu yang kami bersemangat untuk uji selanjutnya."

Powered By NagaNews.Net