Ketika Conor Walsh adalah mahasiswa pascasarjana di MIT, ia bertindak sebagai pilot uji untuk program exoskeleton profesornya. Perangkat yang kuat dan kaku itu menantang untuk dipakai dan bekerja dengan, karena cara itu harus berinteraksi dengan tubuh, memaksa tubuh pengguna untuk mematuhi struktur perangkat, bukan sebaliknya.
Akhirnya, Walsh pindah ke Harvard, dan memulai penelitian exosuit-nya sendiri. Tetapi ia membuat titik untuk bekerja pada sistem lunak, lentur untuk membantu penggerak. Setelah lima tahun bekerja, pakaiannya telah membantu pejalan kaki bergerak 20 hingga 25 persen lebih efisien, menurut penelitiannya, yang diterbitkan baru-baru ini di Science Robotics .
“Pendekatan yang kami ambil, dan banyak kelompok lain juga mulai mengambil, apakah Anda dapat memberikan bantuan kecil hingga sedang, tetapi melalui platform yang sangat ringan dan tidak membatasi?” Kata Walsh.
Peralatan ini didasarkan pada kabel, yang membantu membantu gerakan dua sendi yang berbeda, pergelangan kaki dan pinggul. Pengguna memakai harness di sekitar pinggang, dan tali memanjang dari harness ini ke kawat gigi di sekitar setiap betis. Kabel berjalan dari tumit ke katrol di betis, lalu ke motor kecil. (Untuk saat ini, ia telah menjaga motor dan sumber listrik terpasang di tempat lain, sebagai cara untuk menyederhanakan studi.)
Sensor gyroscopic yang dipasang di kaki mengirimkan data ke mikrokontroler, yang mengartikan langkah pejalan kaki dan melibatkan motor pada waktu yang tepat. Ketika motor menggulung kabel, tarikan pada tumit, membantu langkah (disebut plantar flexion). Sabuk pinggang melayani dua tujuan; ia bertindak sebagai penopang, sehingga betis tidak harus menanggung banyak tekanan, tetapi juga menawarkan bantuan ke sendi pinggul, karena gaya dari katrol ditransfer ke atas melalui tali.
Walsh dan rekan penulisnya menjalankan perangkat pada empat tingkat daya yang berbeda untuk melihat apa yang paling efisien.
“Tujuan utama dari penelitian ini adalah untuk melihat, karena kami meningkatkan jumlah bantuan yang kami berikan kepada orang tersebut ... jenis respons apa yang kami lihat dari orang tersebut?” Kata Walsh.
Apa yang mereka temukan adalah, bahkan pada tingkat bantuan tertinggi (diukur dengan kekuatan yang diterapkan sebagai persen dari berat badan, maksimal 75 persen), mereka tidak melihat dataran tinggi; efisiensi, yang diukur dengan jumlah oksigen yang digunakan peserta saat berjalan, terus naik.
“Apa yang ditunjukkan oleh datanya adalah bahwa, ketika Anda terus berusaha menambahkan lebih banyak bantuan, mungkin tidak ada batasan, tidak ada batasan seberapa banyak kita dapat meningkatkan jarak tempuh gas seseorang, jika Anda mau, ” kata Greg Sawicki. Sawicki juga bekerja di eksposur bantu berjalan, sebagai profesor teknik biomedis di University of North Carolina. Perangkatnya didasarkan pada exoskeleton kecil yang ringan dan ringan — terkadang bertenaga, terkadang digerakkan oleh pegas — yang pas di pergelangan kaki.
"Dalam penelitian kami, kami menemukan hasil yang berbeda, yaitu sering ada pengembalian yang menurun, " katanya. "Kamu melakukannya dengan baik sampai titik bantuan tertentu, dan kemudian jika kamu memberi terlalu banyak, efisiensi sistem mesin manusia mulai menurun." itu menggabungkan gerakan pinggul.
Baik pekerjaan Walsh dan Sawicki telah diterapkan pada bidang medis, membantu korban stroke, atau pasien dengan multiple sclerosis, atau cedera dan penyakit lain yang berkaitan dengan usia untuk meningkatkan mobilitas mereka. Walsh telah bermitra dengan ReWalk Robotics untuk mengembangkan sistem untuk aplikasi ini. Tapi ada aplikasi penting kedua, yang telah membantu Walsh mendapatkan dana DARPA: Tentara yang menggunakan alat berat suatu hari nanti bisa menggunakan pakaian seperti ini untuk membantu mereka berjalan lebih jauh, membawa lebih banyak, dan mengalami lebih sedikit kelelahan.
Dalam mengejar kedua tujuan, Walsh telah memperbaiki tekstil, sistem aktuasi, dan pengontrol untuk membuat pakaian seperti itu lebih realistis di luar laboratorium. "Kemajuan dalam bidang ini terjadi melalui kolaborasi dengan orang-orang yang memahami manusia, fisiologi, biomekanik, dan orang-orang yang memahami aspek robotika dan teknologi, " katanya. Ini adalah pendekatan lintas disiplin, yang menampilkan desain dan ergonomi, tetapi juga biomekanik, rekayasa perangkat lunak, dan robotika. Semua orang berjalan sedikit berbeda, sehingga sistem harus setidaknya dapat dikustomisasi sebagian. Lalu ada beban.
“Tantangan terbesar adalah kepadatan daya dari aktuasi, ” kata Sawicki, menunjukkan bahwa memasang baterai dan motor pada walker alih-alih jarak jauh pada dudukan terdekat, seperti yang dilakukan Walsh, dapat menurunkan efisiensi. Sampai teknologi baterai dan motor meningkat, setiap peningkatan daya memerlukan peningkatan bobot, pengorbanan yang, untuk saat ini, melekat pada semua alat pejalan kaki semacam itu. "Ada aturan mendasar ini bahwa jika Anda ingin menjadi lebih kuat, Anda harus lebih berat, ketika menyangkut motor."
