Тези истински обувки на Железния човек ми дадоха механична пружина в стъпката ми

Бъдещето на асистираното ходене може да не идва от бастун или ходеща рамка, а вместо това от чифт екзоскелетни роботизирани обувки.

Това е визията на изследователи от Лабораторията по биомехатроника на Станфордския университет, които разработиха първия необвързан екзоскелет, предназначен да дава на хората роботизирано побутване в крачката им, докато вървят. Вие идвате в Станфорд за CNET Какво е бъдещето Поредица от видеозаписи, за да подложа екзоскелетите през техните стъпки (съвсем буквално) и да видя дали е възможно да подобря моето бързо ходене в стил супергерой.

Патрик Слейд, постдокторантът зад дизайна на екзоскелета, ми даде много надежда в тази област.

„Това е Железният човек в реалния свят“, казва той. „По същество това е роботизирана обувка… Като заменим функцията на прасеца ви с мотор, ние наистина можем да подобрим крачката ви и да ви помогнем да ходите по-лесно и по-бързо.“

Екзоскелетът пасва на крака ви в обикновена обувка (въпреки че е модифицирана със сензори), която се прикрепя към прасеца чрез подпора и тел от въглеродни влакна. Докато вървите, мотор зад прасеца навива шнур, прикрепен към обувката, което ви позволява да се оттласквате от земята по-лесно.

Но допълнителната тайна на този екзоскелет е, че той научава начина, по който ходите, колкото по-дълго го носите. Система за машинно обучение, вградена във всяка обувка, приема входни данни от сензори в целия екзоскелет, за да разбере как се движи глезена ви и кога кракът ви удря земята. След това адаптира двигателя и мощността, за да персонализира повдигането към вашата походка.

Тази система за машинно обучение е разработена с помощта на „екзоскелетни симулатори“ в Biomechatronics Lab. Тези системи са големи екзоскелети, постоянно конструирани върху бягащи пътеки в лабораторията, което позволява на изследователите да тестват различни итерации на дизайн, без да се налага действително да изграждат прототипи.

„Можете да мислите за това като за система за виртуална реалност за вашите крака“, казва Стив Колинс, асистент по машинно инженерство в Станфордския университет и ръководител на лабораторията. „Програмираме в устройството, което смятаме, че може да помогне на някого, поставяме го на симулатора и те усещат какво би било да ходи с това устройство. И тогава, ако помогне… подобряваме дизайна. Ако не става, тогава го изоставяме и опитваме.“ нещо ново.“

Но тестването в лаборатория е едно, а тестването в реалния свят е съвсем различна игра. Отидох в кампуса на Станфорд с Патрик Слейд, за да изпробваме обувките за открито. След като завързах ботушите си, прикрепих скобите за краката и закопчах батерията около кръста си, бях готов да тръгвам.

Само след две-три стъпки усетих как двигателите на краката ми се движат и започват да ме отблъскват от земята. Чувствах се по-малко като Железния човек (той още не беше експлодирал в космоса) и имах чувството, че има робот, който контролира краката ми.

Нямаше съмнение, че имах пружина в крачката си. Но проблемът с привикването към тези екзоскелети не беше в машината, а в мен. Умът ми го направи по-трудно, отколкото си мислех, че ще бъде. Точно както издърпването на мускул в крака може да ви накара несъзнателно да промените начина си на ходене, докато коригирате походката си, за да компенсирате, краката и мозъкът ми не знаеха какво да правят с тази внезапна нова помощ. Започнах да ходя малко като робот. Чувствах се като Джак Донахи в 30 Rock Когато изведнъж забрави как да се движи като нормално човешко същество.

Според Патрик Слейд, въпреки че екзоскелетът се научава бързо, на хората е необходимо много повече време. Пациентите и субектите на теста обикновено се обучават в лабораторията и обикновено са необходими няколко часа, докато техните тела и мозъци се приспособят към помощта. Изпълних това бързо за по-малко от час.

Въпреки това усещах разликата. Най-голямата промяна дойде, когато спрях обувката. Изведнъж усетих краката си като тежка тежест — сякаш се измъкнах от басейн и бях преминал от състояние на безтегловност към усещане на пълната сила на гравитацията.

Тествайки тези прототипи за един следобед, получих истински поглед върху това доколко това изследване може да промени нещата. Слейд и неговият екип се надяват, че тези видове помощни устройства – високотехнологични устройства за носене, които се адаптират към потребителите – ще помогнат на възрастните пациенти или тези със затруднения при ходене да имат нови нива на мобилност, идеално насочени към техните нужди.

За да гледате екзоскелетите в действие, вижте тазседмичния епизод на What The Future в началото на тази статия.