Теги → ходьба

Видео: портативный экзокостюм облегчает ходьбу и бег

Команда учёных института Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering при Гарвардском университете, Гарвардской школы инженерных и прикладных наук им. Джона А. Полсона, а также Небрасского университета в Омахе разработали экзокостюм, способный облегчить ходьбу и бег.

Это довольно лёгкий костюм, который состоящий из текстильных компонентов, надеваемых на талию и бедра, и подвижной исполнительной системы, прикреплённой к нижней части спины. Для управления системой применяется алгоритм, позволяющий определять переход от ходьбы к бегу и наоборот.

«Впервые исследовательская группа создала экзоскелет, способный помочь в более чем одном виде деятельности», — отметил руководитель проекта Конор Уолш (Conor Walsh).

Одним из инвесторов этого исследования является Пентагон, осуществляющий финансирование проекта в рамках программы «Warrior Web» Управления перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA), целью которой является создание экзоскелетов, позволяющих солдатам переносить тяжелые грузы на большие расстояния с меньшими затратами энергии.

Впрочем, исследователи видят также возможность использования своего экзокостюма и в обычной жизни, например, в туристических походах. «Я вполне могу представить себе людей, покупающих такой экзокостюм в местном туристическом магазине, чтобы можно было ходить или бегать дольше и с меньшими усилиями», — заявил профессор Уолш.

Мягкий экзоскелет из Гарварда сделает ходьбу менее энергозатратной

Человеческая индивидуальность проявляется во всех аспектах нашей жизни. Каждой личности присущ свой характер, манера поведения, стилистика общения, а также походка и техника бега. Последние два пункта как раз легли в основу научной работы специалистов Гарвардского университета, финансовую поддержку которым оказало агентство передовых оборонных исследовательских проектов DARPA при Минобороны США.

Под патронажем DARPA гарвардские учёные приступили к разработке мягкого экзоскелета, который настраивается с учётом физиологических особенностей пациента с нарушением мелкой моторики. Любопытно, что продемонстрированная экипировка изначально была ориентирована на военных. За счёт мягкого экзоскелета, подстраивающегося под индивидуальные нужды, солдаты могли бы легче справляться с нагрузками при марш-броске или длительном пешем передвижении.

Перед использованием мягкого экзоскелета необходимо пройти экспресс-диагностику с подключением к многокомпонентной системе, созданной в Гарвардской лаборатории биодизайна. Предварительный анализ, на который уйдёт не более 20 минут, позволит определить модель ходьбы и указать на необходимые правки с учётом характера выявленных нарушений опорно-двигательного аппарата. Стоит отметить, что мягкий экзоскелет рассчитан и на здоровых людей. Им он облегчит многокилометровые путешествия, сделав ходьбу менее энергозатратной. 

Методики и подходы, а также техническая база средства, которыми прежде руководствовались врачи, требовали длительного периода наблюдения за пациентом. Для команды из Гарварда подготовительный период исчисляется уже не днями, а минутами.  

Предварительная стадия включает в себя занятие на беговой дорожке пациента, предварительно облачённого в мягкий экзоскелет. Там к нему подсоединят ещё с десяток датчиков, осуществляющих замеры не только количества шагов, угол подъёма ноги и прочих связанных с моторикой параметров, но и мониторинг дыхания, сердечного ритма и даже мозговой деятельности.

Уникальный программный алгоритм обрабатывает все переданные на центральный компьютер сведения и формирует единую картинку происходящего на основе совокупности полученных сигналов. Затем инженеры настраивают экзоскелет согласно рекомендациям программного обеспечения и таким образом с максимальной эффективностью упрощают процесс ходьбы в индивидуальном порядке. 

Представленное решение способно снизить энергозатраты при ходьбе в среднем на 23 %. В пиковые периоды эффективность мягкого экзоскелета может достигать 38 % исходя из показателей затрачиваемой на движение энергии, однако в некоторых случаях она может снижаться и до 10 %. 

В MIT нашли способ измерять скорость ходьбы с высокой точностью и без носимых устройств

Лаборатория компьютерных наук и искусственного интеллекта Массачусетского технологического института (MIT) нашла способ измерять скорости ходьбы с точностью от 95 до 99 % без необходимости использовать дополнительные нательные устройства. Технология WiGait задействует беспроводные сигналы, отправляемые устройствами наподобие роутеров. Такие устройства могут располагаться в разных частях дома.

Система WiGait предназначена для домашнего использования: установить её можно в любом удобном месте так, чтобы она совершенно не мешала. Она постоянно измеряет скорость ходьбы и длину шага, причём пользователю не нужно носить на себе какое-либо устройство и, соответственно, беспокоиться о зарядке.

Возможность отслеживать скорость ходьбы несёт огромную пользу для клинических исследований. Появляется всё больше доказательств того, что этот показатель помогает прогнозировать проблемы со здоровьем. Способность замечать изменения в длине шага также помогает идентифицировать определённые заболевания — например, болезнь Паркинсона.

WiGait выделяется среди других решений в этой сфере, поскольку не требует каких-либо носимых устройств и не задействует камеры, которые также могут быть полезны, но зачастую имеют ряд проблем с конфиденциальностью. Пациенту гораздо комфортнее, когда за его шагами следит простой сенсор, а не глазок камеры, который даже на подсознательном уровне может восприниматься как устройство для слежки.

Разработка имеет большой терапевтический потенциал в долгосрочном уходе и гериатрической медицине. Интерес к направлению, которое специализируется на болезнях старческого возраста, растёт по мере того, как увеличивается средняя продолжительность человеческой жизни, но, в то же время, происходит демографическое старение населения. 

Bitwalking: ноги и вправду кормят

Способов заработать деньги в киберпространстве существует немало: например, можно получать небольшие вознаграждения за просмотр рекламы, участие в опросах или предоставление ресурсов своего компьютера для распределённых вычислений. А вот японцы хотят сделать источником дохода здоровый образ жизни, вкладывая средства в проект под названием Bitwalking. Размер инвестиций в него уже превысил $10 млн.

Bitwalking (BW$) — это новый вид криптовалюты, которую каждый желающий сможет получать за то, что ходит пешком. Каждые 10 000 шагов (7–8 км пути) предлагается оценивать в 1 BW$, покупательная способность которого будет равна одному доллару США. Потратить заработанное можно будет в онлайн-магазинах или же конвертировать в привычные деньги. 

Ввести в обращение Bitwalking планируют уже в 2016 году, а чтобы присоединиться к проекту, нужно будет всего лишь загрузить на смартфон специальное приложение. Отслеживание пройденного расстояния, по всей видимости, будет осуществляться посредством технологии GPS, при этом информацию о перемещениях человека авторы идеи обещают использовать только в целях улучшения сервиса.

Дальнейшие планы по развитию Bitwalking включают партнёрство с одним из британских банков (каким именно, не уточняется, но переговоры якобы уже ведутся), производителями спортивной одежды и обуви, организации здравоохранения и защиты окружающей среды. Кроме того, японская компания Murata пообещала выпустить совместимый с Bitwalking фитнес-браслет, владелец которого сможет в режиме реального времени отслеживать, сколько криптодолларов он «нашагал».

Примечательно, что одним из мест, где наряду со Страной восходящего солнца разработчики хотят в первую очередь запустить проект, была выбрана расположенная на востоке Африки республика Малави, и этот выбор, по всей видимости, не случаен. Предполагается, что средний заработок в Bitwalking составит порядка $15 — для японца или европейца сумма небольшая, чего не скажешь о населении Малави, 50 % которого живёт за чертой бедности, а ежедневный доход работающего человека не превышает $1,5. К тому же, жители этой страны передвигаются преимущественно пешком, так что Bitwalking и вовсе может заменить им основную работу.

Технологичный протез лодыжки уменьшает нагрузку при ходьбе

Наука потихоньку догоняет природу, помогая людям возвращаться к нормальной жизни. Ученые из Университета Мичигана (University of Michigan) – Арт Куо (Art Kuo) и Стив Коллинз (Steve Collins) – исследуя проблемы современных протезных систем, пришли к выводу, что наиболее «запущенными» по части удобства для человека являются протезы лодыжки. Основная проблема заключается в том, что стандартные протезы впустую расходуют 23% энергии, которую человек тратит на каждый шаг. Есть более дорогие системы, которые достаточно точно имитируют кинематику лодыжки, однако для поддержания их работы используются крупные батареи.
New ankle prosthesis
Проанализировав проблему, Куо и Коллинз разработали протез, основной задачей которого является своевременный возврат импульса кинетической энергии, возникающего при ходьбе. «Чтобы вы лучше понимали, что такое энергия, потраченная протезом впустую: человек с протезом лодыжки при ходьбе испытывает такую нагрузку, как будто несет лишние 10 килограмм. Наша технология позволяет уменьшить потери энергии почти вдвое – с 23 до 14 процентов» - рассказывает Арт Куо. Принцип работы устройства основан на сенсоре, который сообщает промежуточному устройству наилучший момент, когда необходимо послать обратный импульс, таким образом удачно имитируя нормальную природную походку.
Prosthesis cinematics
Новый протез уже проходит испытания в Медицинском центре по делам ветеранов в Сиэтле (Seattle Veteran's Affair Medical Center), коммерческую часть проекта взяла на себя компания, базирующаяся в Энн Арборе, Мичиган (Ann Arbor, Michigan). Материалы по теме:

Экзоскелет ReWalk возвращает способность ходить парализованным людям

Парализованный в течение последних 20 лет бывший десантник Ради Кайоф (Radi Kaiof) идет вниз по улице, издавая слабый механический шум. Это звук электронного экзоскелета, который перемещает ноги человека, позволяя ему двигаться вперед. Устройство, названное ReWalk, является детищем инженера Амита Гоффера (Amit Goffer), основателя Argo Medical Technologies. "Я уже больше и не мечтал, что снова смогу ходить. После ранения я забыл что это такое", — сказал Кайоф. "Только встав на ноги, я могу почувствовать свой рост и говорить с людьми, глядя глаза в глаза, а не снизу".
ReWalk
ReWalk состоит из моторизованной поддержки ног, сенсоров на теле и рюкзака за спиной, который содержит компьютер и источник питания. При этом человеку еще потребуются костыли для поддержания равновесия. Гоффер сам парализован с 1997 года, и он не может использовать свое изобретение из-за проблем с руками. Для того чтобы начать движение, человек выбирает опцию ("встать" — "присесть" — "идти" — "спускаться" — "подниматься") на пульте управления, закрепленном на запястье, и наклоняется вперед, чтобы активировать датчики на теле и привести в движение роботизированные ноги.
Устройство проходит клинические испытания в одном из медицинских центров Тель-Авива, а затем более обширные исследования пройдут в Научно-исследовательском институте реабилитации, расположенном в Пенсильвании, США. Другие роботизированные экзоскелеты, как образцы, разработанные военным ведомством США или костюм HAL, созданный японским Университетом Тсукубы, бесполезны для парализованных людей. HAL и подобные экзоскелеты, как правило, предназначены для наделения людей, не утративших подвижности конечностей, дополнительной силой. Солдатам они помогают переносить крупные грузы, а престарелым облегчают ходьбу. Кейт Паркин (Kate Parkin), заведующая отделением физиотерапии и трудотерапии Института восстановительной медицины при Университете Нью-Йорка говорит, что устройство ReWalk имеет потенциал для улучшения состояния пациента в двух направлениях. "С точки зрения физического состояния, тело в вертикальном положении работает иначе. Различные группы мышц получают работу, а легкие могут полностью раскрыться. Психологически возможность перемещения на собственных ногах обеспечивает более близкое общение". ReWalk поступит в продажу в 2010 году по цене $20 000, конкурируя с многофункциональными инвалидными колясками. Соперничающие технологии для людей с парализованными конечностями используют стимуляцию электрическим импульсами для восстановления утраченных функций мышц. Материалы по теме: - Более совершенная версия экзоскелета XOS;
- Роботы, весна 2005;
- IT и инвалиды: реабилитация и жизнь в цифре.

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
С начала сентября Apple подешевела более чем на $500 млрд из-за отсутствия новых iPhone 23 мин.
AWS Cloud Digital Interface позволит обрабатывать несжатое видео прямо в облаке 28 мин.
Sony рассматривала возможность выпуска дешёвой версии PlayStation 5, но решила, что пользователям это не нужно 29 мин.
Китайцы представили первый в мире музыкальный плеер на базе Windows 10. Цена — $2100 32 мин.
Появились первые тесты GeForce RTX 3090 в 3DMark: в среднем на 50 % быстрее GeForce RTX 2080 Ti 40 мин.
Обновлённая ТВ-приставка Google Chromecast с Google TV будет поддерживать 4K и голосовое управление 5 ч.
Apple Watch Series 6 уже поступили к первым покупателям 5 ч.
Переносов не будет: Huawei начала рекламировать флагманский Mate 40 в Великобритании 6 ч.
В США подготовку астронавтов превратят в телешоу. Победитель полетит в космос на 10 дней 7 ч.
Презентация флагманского смартфона OnePlus 8T ожидается в середине октября 8 ч.