Deze slimme Exosuit zou kunnen worden gedragen door de eerste respondenten van de toekomst

Iron Man's metalen pak is misschien in staat om te vliegen en zit boordevol ontelbare futuristische gadgets, maar het zal ook nooit gebeuren. Een excentriek exemplaar van 225 pond is niet echt handig als je bedenkt dat de Amerikaanse man of vrouw volgens de CDC tussen de 196 en 168 pond weegt. Een vliegend granaat-lanceerpak is niet zo handig als je je hoofd niet kunt optillen.

Daarom zijn twee teams van onderzoekers op het werk gehoord die een aanpasbare exosuit ontwikkelden die een fractie weegt van de fictieve outfit die Tony Stark ronddrijft. Het pak combineert stofcomponenten met door batterijen gevoede verhuizers om een ​​systeem te vormen dat net minder dan 20 pond (9 kilogram) weegt. Vergeleken met het Ironman-pak zijn de mogelijkheden iets minder komisch - meer over het verleggen van de grenzen van het menselijk uithoudingsvermogen in plaats van het afpikken van wapenhandelaren in de woestijn met geleide raketten - maar heeft nog steeds de potentie om baanbrekend te zijn (het is ook echt).

David Perry, een stafingenieur aan de universiteit van Harvard en co-auteur van de studie die dit robotpak ontwikkelde, vertelt omgekeerde het kan soldaten helpen die door ruig terrein marcheren, brandweerlieden helpen die zware ladingen dragen, of zelfs ouderen helpen die moeite hebben met lopen als gevolg van aandoeningen zoals de ziekte van Parkinson, terwijl ze minimaal opdringerig zijn.

"Wanneer je met het systeem loopt, begint het op de achtergrond te verdwijnen. Je vergeet bijna dat je een robot draagt, "zegt hij over het exosuit dat werd gepresenteerd tijdens de IEEE International-conferentie over robotica en automatisering (ICRA) in 2018 in mei. "Je wordt eraan herinnerd zodra het is uitgeschakeld, en zonder de hulp heb je opeens het gevoel dat je in het zand loopt."

Exosuits een realiteit maken

Het pak knoopt textielmateriaal vast aan de taille, dijen en kuiten van de gebruiker. Deze componenten zijn bevestigd aan een batterij binnenkant van een rugzak die de actuators aandrijft die motorondersteuning bieden aan de bovengenoemde lichaamsdelen. Perry en zijn team voerden een veldtest uit in samenwerking met de Army Research Labs die soldaten het exosuit aankonden en een 12-mijl langlaufparcours aflegden, wat aantoont dat hun systeem niet alleen beperkt was tot lab-instellingen.

Dit werd vervolgens aangevuld met een tweede studie gepubliceerd in de Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation (JNER), die heeft geoptimaliseerd hoeveel stroom de exosuit op bepaalde tijden levert. Deze upgrade meet hoeveel kracht de drager uitoefent en hoe deze beweegt om op maat gemaakte hulp te bieden aan elk individu dat het pak draagt. Het idee is om je uitbarstingen van energie te geven wanneer je ze het meest nodig hebt.

"De personalisatiemethode die in dit document wordt voorgesteld, was bedoeld om de hoeveelheid assistentie aan elke drager te maximaliseren met betrekking tot het individuele looppatroon, meer bepaald, het maximaliseren van mechanische kracht die aan de enkelgewrichten van de drager wordt afgegeven tijdens het afduwen," legt Sangjun Lee uit, eerste auteur van zowel de ICRA als JNER studies en Harvard Ph.D. Kandidaat.

Uit de studie bleek dat deze methode de metabolische kosten (of de hoeveelheid verbrande calorieën) van lopen met ongeveer 15 procent reduceerde in vergelijking met lopen zonder dat de exosuit aan was. Volgens The American Council of Exercise verbrandt een persoon van 120 kilo ongeveer 11,4 calorieën per minuut, dus als ze een minuut van 10 minuten zouden lopen, zouden ze 114 calorieën verbranden. Als ze hetzelfde zouden doen met de exosuit die zou worden teruggebracht tot 97 calorieën. Dit lijkt geen groot verschil, maar het ontwerp is waar het werk van Perry en Lee schittert.

Wie gebruikt Exosuits

Momenteel worden de meest gebruikte exosuits geïmplementeerd in fabrieken om werknemers te helpen met lange en moeizame diensten, een voorbeeld is het EksoVest dat in Ford-fabrieken wordt gebruikt. Deze zijn rigide en worden meestal gebruikt voor overheadtaken om werknemers te helpen hun armen omhoog te houden zonder hun schouders of rug te belasten. Maar dit is duidelijk een vrij grote beperking voor zover je kunt doen als je het draagt. De ICRA en JNER studies daarentegen bieden een pak dat wendbaar genoeg is om eerste hulpverleners gemakkelijk te kunnen dragen, samen met hun gebruikelijke uniformen.

Op dit moment neemt ReWalk - een robotbedrijf gericht op revalidatie - een medische versie van de exosuit af via klinische onderzoeken. In de toekomst hoopt Perry samen te werken met militair gerichte bedrijven om hen deze technologie op het veld te bieden.

"Dit is absoluut een spannende en aannemelijke toekomst. Het systeem dat in onze krant wordt benadrukt, is ontworpen om het lopen gemakkelijker te maken, dus stel je voor dat hulpverleners en brandweermannen hulp krijgen terwijl ze zware ladingen op trappen dragen en naar mensen gaan die hulp nodig hebben, "zegt hij. "Er valt nog veel te leren en te verbeteren, maar ReWalk maakt nu de eerste commercialiseringsstappen met ons medische systeem en aanvullende toepassingen lopen niet zo ver achter."

Als dergelijke exoten je zelfs met een kwart kunnen verminderen, kunnen we een toekomst zien waarin professionals met intensieve, fysiek veeleisende banen deze moeten dragen. Brandweerlieden kunnen de volgende Iron Men zijn.