گروهی از پژوهشگران دانشگاه کوئین کانادا یک اسکلت بیرونی ساخته‌اند که متابولیسم یا میزان سوخت و ساز پیاده‌روی را کاهش می‌دهد. این اسکلت بیرونی می‌تواند متابولیسم پیاده‌روی را نه با افزودن انرژی یا انتقال انرژی از یک مرحله گام برداشتن به مرحله دیگر، شبیه دیگر اسکلت‌های بیرونی، بلکه با برداشتن انرژی جنبشی پای نوسان کننده فرد کاهش می‌دهد تا عضلات مجبور به تحمل تنش بسیار نشوند. این اسکلت بیرونی روی ده مرد سالم آزمایش شد و همچنین انرژی جنبشی استخراج شده را به الکتریسیته قابل استفاده تبدیل کرد. با مجله فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی همراه باشید.

اگرچه انسان‌ها در راه رفتن استثنایی هستند، پیاده‌روی از نظر متابولیکی هزینه‌بر است و بیش از هر فعالیت دیگری در زندگی روزمره به انرژی نیاز دارد. اسکلت‌های بیرونی و دستگاه‌های پوشیدنی که برای کار با سیستم اسکلتی عضلانی بدن طراحی شده‌اند با افزودن یا بازیافت انرژی به حرکت بدن کمک و این هزینه را کاهش می‌دهد. دستگاه‌های دیگری نیز برای برداشت انرژی مکانیکی بدن و تبدیل آن به انرژی الکتریکی قابل استفاده طراحی شده‌اند. اما این دستگاه‌های جمع‌آوری کننده انرژی بیومکانیکی هیچ مزیت متابولیکی خالصی در اختیار کاربران خود قرار نداده‌اند.

کاهش متابولیسم راه رفتن و تولید برق

پژوهش‌های پیشین نشان داده است که پیاده‌روی نیاز به سوخت و ساز بدن دارد. این انرژی به روش‌های مختلف توسط قسمت‌هایی از پاها، لگن و تنه مصرف می‌شود. همچنین پژوهش‌های پیشین نشان داده است که در طی هر گام، پایی که به هوا بلند می‌شود هنگام حرکت به سمت زمین باید از نیروی ترمزگیری استفاده کند تا فرد به سمت جلو زمین نخورد. ترمز کردن برای عضلات هزینه‌بر است، زیرا آنها باید سفت شوند و نیروی ترمزگیری را حفظ کنند و در عین حال به آرامی کشیده شوند. از طرف دیگر ترمزگیری برای سیستم‌های مکانیکی آسان است. در این تلاش جدید، پژوهشگران از این تفاوت با طراحی اسکلت بیرونی استفاده کردند تا بخشی از ترمزهایی را که هنگام پیاده‌روی اتفاق می‌افتد حذف کرده و در نتیجه هزینه متابولیکی کل پیاده‌روی را کاهش دهند.

همچنین پژوهشگران قصد دارند در طراحی سامانه خود مقداری از انرژی که هنگام راه رفتن از دست می‌رود را برداشت کنند. در نتیجه آنها یک ژنراتور کوچک به سامانه افزودند. این ژنراتور دارای کابل‌هایی است که به پاها متصل شده و زمانی که پا می‌خواهد به حالت ترمز حرکت کند، سفت می‌شوند. مقاومت حاصل از ژنراتور، نیروی ترمز جزئی ایجاد می‌کند و دیگر نیازی نیست پا همه‌ی کارها را انجام دهد. بنابراین، اسکلت بیرونی نه تنها هزینه متابولیک پیاده‌روی را کاهش می‌دهد، بلکه مقدار کمی برق نیز تولید می‌کند. این می‌تواند برای تأمین انرژی سیستم کنترل دستگاه و سایر دستگاه‌های قابل حمل استفاده شود.

آزمایش‌ها نشان داد این اسکلت بیرونی ۳٫۳٪ میزان سوخت و ساز را کاهش می‌دهد که به اندازه کافی در مسافت‌های طولانی قابل توجه است. پژوهشگران اذعان می‌کنند وزن ژنراتور، که در پشت حمل می‌شود، ۱٪ از مزایای آن کم می‌کند، اما منجر به تولید ۰٫۲۵ وات برق در هر چرخه راه رفتن می‌شود.

بیشتر بخوانیم:

>>کاهش میزان سوخت و ساز بدن هنگام دویدن با لباس بیرونی Wyss

>> لباس بیرونی نرم Wyss و کاهش میزان سوخت و ساز بدن

منبع: queensu.ca

«استفاده و بازنشر مطالب تنها با ذکر لینک منبع و نام (مجله فناوریهای توان افزا و پوشیدنی) مجاز است.»