Nova umetna mišica omogoča do 14 % lažjo hojo brez uporabe motorjev

Tradicionalni eksoskeleti, ki pomagajo pri hoji, se že od svojih začetkov spopadajo s težavami. Ti se namreč zanašajo na težke motorje, glasne pnevmatske črpalke in okorna zobniška gonila. Vsi ti gradniki sicer zagotavljajo moč, vendar pa s svojo težo ter togostjo pogosto ovirajo naravno gibanje človeškega telesa. Ekipa znanstvenikov s Kitajske pod vodstvom Weija Yuja z Univerze za tehnologijo Hebei v Tianjinu pa je v svoji novi študiji, objavljeni v reviji Science Advances, prikazala povsem drugačen pristop.

Namesto klasične mehanike so uporabili mehke umetne mišice iz dielektričnih »elastomerov«. Gre za posebne gumijaste materiale, ki spreminjajo svojo obliko pod vplivom električnega polja. V preteklosti so bili takšni materiali prešibki, prekratki in predebeli, da bi lahko učinkovito pomagali pri gibanju človeških nog. Kitajski raziskovalci pa so z novo molekularno zasnovo gume premagali te ovire. Material so zvili v zelo tanke, nitaste strukture ter jih združili v snop, ki po svoji zgradbi in delovanju posnema pravo človeško mišico.

Nedavno pripravljeni prototip novega eksoskeleta za boke vsebuje po en snop teh umetnih vlaken na vsaki strani ter majhen baterijski paket. Sistem so preizkusili na šestih zdravih prostovoljcih med hojo na tekaški stezi. Učinkovitost so merili s spremljanjem porabe kisika in analizo aktivnosti legijskih mišic preko senzorjev v treh scenarijih: brez obleke, z izklopljeno obleko ter z vključeno pomožno energijo.

Rezultati so pokazali, da so prostovoljci pri delujočem sistemu porabili v povprečju za 13,9 odstotkov manj energije v primerjavi s hojo brez opreme. Senzorji so potrdili, da so morale njihove lastne mišice vlagati znatno manj truda.

Omenjena tehnologija je seveda še vedno v eksperimentalni fazi in ima jasne omejitve. Trajanje baterije trenutno močno omejuje dnevno uporabo, krmilni sistem pa se še ne zmore samodejno prilagajati spremembam hitrosti hoje ali raznolikim terenskim podlagam. Preden bo takšna oprema pripravljena za vsakodnevno uporabo, bodo morali razvijalci te izzive še uspešno odpraviti.