Физик из МГУ выяснил, как много сил рабочих экономят простые экзоскелеты
Физик из России и его коллега из Франции выяснили, что даже простые пассивные экзоскелеты позволяют человеку экономить примерно треть энергии при переноске тяжелых грузов и при других нагрузках, что должно заметно повышать силу и выносливость рабочих, говорится в статье, опубликованной в журнале Multibody System Dynamics (Aoustin, Formalskii,
Walking of biped with passive exoskeleton: evaluation of energy consumption).
«Мы теоретически показали, что человек в экзоскелете затрачивает меньше энергии при переноске грузов, нежели человек без экзоскелета. Мы надеемся, что наша публикация лишний раз обратит внимание исследователей и конструкторов на возможности пассивных экзоскелетов и побудит их уделять больше времени разработке подобных устройств», – заявил Александр Формальский из Научно-исследовательского института механики МГУ.
Медики, физики и инженеры уже более века разрабатывают конструкции, которые имитируют работу различных частей тела человека, или помогают заменить или усилить часть из них. Подобные биомеханические устройства, так называемые экзоскелеты, сегодня рассматриваются как один из возможных способов возвращения подвижности инвалидам, повышения производительности труда рабочих и выживаемости бойцов на поле боя.
Практически сразу после появления первых подобных устройств в середине 20 века они разделились на два типа – активные экзоскелеты, в которых основную работу исполняет машина, расходующая на это энергию, и пассивные экзоскелеты, помогающие человеку максимально эффективно пользоваться своими собственными силами и не травмировать себя при перегрузках.
Формальский и его коллега Янник Остин (Yannick Austin) из университета Нанта (Франция) изучали свойства пассивных экзоскелетов, которые помогают человеку переносить тяжелые грузы. Подобные аппараты оснащены только механическими тормозами, которые в определенные моменты времени «запирают» коленный сустав одной или другой ноги.
Такие экзоскелеты практически не требуют обслуживания и обладают очень скромной массой по сравнению с «костюмами железного человека», однако отсутствие двигателей и других источников «внешней силы» делает их малопривлекательными и для публики, и для инженеров, желающих сделать человека в несколько раз сильнее.
Остин и Формальский проверили, действительно ли пассивные экзоскелеты полностью бесполезны, создав компьютерную модель человека в подобной машине, которая позволила им просчитать то, как сильно она влияла на то, как много энергии он тратил на ходьбу и другие физические действия.
Как показали их расчеты, человек среднего роста и массы, 175 сантиметров и 75 килограмм, будет тратить меньше сил на перемещения по пространству в том случае, если на нем будет надет экзоскелет массой в 14 килограмм или меньше. Более того, ему удастся экономить примерно 28% энергии в том случае, если он будет использовать пассивный экзоскелет при переноске коробок или мешков весом примерно в 40 килограмм.
Это, как считают российский физик и его французский коллега, говорит о том, что потенциал подобных устройств сегодня сильно недооценивается, и что их создание и распространение по промышленным предприятиям позволило бы заметно поднять КПД рабочих и снизить уровень травматичности.
РИА Новости
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
