Пружинный экзоскелет поможет людям бегать в полтора раза быстрее — Naked Science
5 минут
Денис Гордеев

Пружинный экзоскелет поможет людям бегать в полтора раза быстрее

3.3

Принцип, позаимствованный у велосипеда, поможет людям разогнаться до скорости около 75 километров в час.

экзоскелет, пружина
Новый экзоскелет позволит человеку бежать почти со скоростью велогонщика / Sutrisno & Braun, Science Advances, 2020

Экзоскелеты могут не только помочь в ходьбе людям с проблемами опорно-двигательного аппарата. Они способны еще заметно увеличить скорость передвижения здорового человека. При правильном перераспределении усилий человек в подобном экзоскелете мог бы бежать со скоростью около 21 метра в секунду — то есть примерно 75 километров в час. Такие расчеты приведены в статье, опубликованной в Science Advances.

Пока это лишь теоретические данные, но команда ученых уже в следующем году готова представить прототип пружинного экзоскелета, который поможет людям разогнаться до такой скорости. «Наш результат может привести к появлению нового поколения дополняющих устройств <…> для спортивных соревнований, спасательных операций и правоохранительных органов, где люди смогут выиграть благодаря увеличению скорости движения», — утверждают авторы работы Аманда Сутрисно и Дэвид Джей Браун.

Идею пружинного экзоскелета исследователям подсказали велосипеды. Когда человек бежит, его ноги большую часть времени (около 80%) находятся в воздухе и не выполняют никакой полезной работы. В случае с велосипедом все совсем не так: одна из ног практически в любой момент времени толкает педаль, передавая это усилие на колеса.

Иллюстрация принципа работы устройства / Sutrisno & Braun, Science Advances, 2020

Чтобы исправить это, Браун и Сутрисно провели компьютерное моделирование ряда устройств, учитывая сопротивление воздуха, предел мощности человеческих ног и количество энергии, которое теряется при касании ногой земли. Исследователи пришли к выводу, что необходимый импульс для увеличения скорости бега может дать пружинное устройство.

Когда бегун поднимает и сгибает ногу, в пружине накапливается энергия. При движении ноги вперед пружина остается сжатой. В тот момент, когда стопа касается земли, энергия пружины высвобождается, помогая человеку сильнее оттолкнуться и двигаться быстрее. Такой принцип позволяет выполнять работу и в «воздушной фазе бега». Еще один принцип, позаимствованный у велосипеда, — наличие передач. В пружинном экзоскелете это реализовано посредством механизма, который постоянно сокращает сжимаемый объем, — ведь более короткие пружины жестче.

Исследователи надеются завершить демонстрационную модель уже в следующем году, но признают, что для доведения механизма до ума понадобится еще несколько лет. «На раннем этапе это будет выглядеть как экзоскелет, но на более поздних этапах <…> как обувь», — говорит Дэвид Джей Браун.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Позавчера, 21:59
13 минут
Мария Азарова

Когда знаменитый епископ Лунда Педер Винструп умер, его похоронили в семейном склепе в Лундском соборе вместе с женой. После реставрации собора в XIX веке гробы перенесли в общее хранилище, а в 2012 году ученые решили исследовать мумифицированные останки. Неожиданно в ногах Винструпа обнаружили небольшой кулек — завернутое в ткань тело недоношенного ребенка. Это открытие вызвало резонный вопрос: как эмбрион попал в гроб к епископу и имели ли они родственную связь?

Вчера, 19:42
51 минута
Александр Березин

9 апреля 1940 года Германия внезапно напала на Данию и Норвегию — выполнив тем самым планы британского командования, пытавшегося спровоцировать Берлин на такое нападение. Но дальше все пошло не по плану: Германия победила, союзники проиграли. Тем не менее в этой битве выиграли не только немцы. Парадоксальным образом она помешала и англо-французским планам нападения на СССР в 1940 году, что радикально изменило ход и исход всей мировой войны. Попробуем разобраться в деталях.

Вчера, 10:58
3 минуты
Сергей Васильев

Если хозяин уделяет внимание потенциальному «конкуренту», собаки могут демонстрировать настоящее ревнивое поведение.

Позавчера, 21:59
13 минут
Мария Азарова

Когда знаменитый епископ Лунда Педер Винструп умер, его похоронили в семейном склепе в Лундском соборе вместе с женой. После реставрации собора в XIX веке гробы перенесли в общее хранилище, а в 2012 году ученые решили исследовать мумифицированные останки. Неожиданно в ногах Винструпа обнаружили небольшой кулек — завернутое в ткань тело недоношенного ребенка. Это открытие вызвало резонный вопрос: как эмбрион попал в гроб к епископу и имели ли они родственную связь?

4 апреля
23 минуты
Александр Березин

Немецкие ученые проанализировали склонность жителей восьми стран носить маски и соблюдать антиковидные меры. Самыми «несклонными» оказались граждане США, Швеции, Польши и России, а самыми склонными — немцы, англичане, французы и испанцы. Исследователи пришли к выводу: чем ниже склонность, тем выше смертность. В нашей стране реальная смертность от Covid-19 в несколько раз выше, чем официальная от оперштаба, то есть на деле эффект от пренебрежения масками и дистанцированием, вероятно, весомее. Разбираемся в деталях и в том, как это связано с провалом вакцинации от коронавируса в России.

3 апреля
7 минут
Мария Азарова

Развитие лишних половых членов встречается у одного из пяти-шести миллионов новорожденных. На долю медиков из Курдистана выпал вовсе уникальный случай — трехмесячный мальчик появился на свет с трифаллией.

11 марта
7 минут
Василий Парфенов

Абсолютно фантастический варп-двигатель, с теоретической точки зрения, интересен тем, что принцип его работы сам по себе не нарушает никаких законов физики. Вот только для работы такого устройства потребуются несуществующие материалы с невозможными свойствами — например, отрицательной плотностью энергии. Однако немецкий физик внимательно изучил более ранние научные работы по теме и нашел хитрую лазейку, которая позволяет хотя бы теоретически описать подобный способ передвижения без использования экзотических и аномальных материй.

17 марта
12 минут
Василий Парфенов

Продолжавшееся более пяти лет уголовное дело подошло к завершению: серийного сетевого сексуального маньяка осудили на 75 лет тюремного заключения. Чтобы поймать человека, растлившего 375 несовершеннолетних девушек, потребовалось пойти на беспрецедентные и этически спорные меры: создать вредоносное ПО и подсунуть злоумышленнику видеоловушку со встроенным вирусом.

25 марта
36 минут
Александр Березин

Улыбающийся мультимиллиардер планирует понять, насколько эффективно мел в стратосфере защищает планету от солнечного света, и если результат хорош, распылить его там в гигантских количествах. Потенциально это результативная задумка: ученые давно показали, что так можно добиться полного покрытия Земли устойчивыми льдами — вплоть до экватора. Увы, идея Гейтса — плагиат, причем не лучший. Советский исследователь предложил похожее полвека назад с более эффективной серой. Интереснее другое: подобные мероприятия один раз едва не уничтожили человечество. Разбираемся в деталях, а также в том, грозит ли нам повторение.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: