Une technologie unique donne aux humains une longueur d’avance sur la marche

L'exosquelette réduit la quantité de travail nécessaire pour marcher

Exosquelette doux sur tapis roulant. Crédit: Faculté de génie et des sciences appliquées de l’Université Queen’s

Un exosquelette conçu par les chercheurs de Queen’s Engineering qui améliore l’efficacité de la marche fait l’objet d’une nouvelle étude présentée dans la principale revue académique. La science.

La science de la marche franchit sa prochaine étape importante à l’aide d’un exosquelette unique qui permet aux utilisateurs de marcher plus loin tout en utilisant moins d’énergie. Développé par une équipe multidisciplinaire de la Faculté de génie et des sciences appliquées de la Reine, le prototype monté sur un sac à dos élimine l’énergie pendant une phase spécifique du cycle de marche, réduisant le coût métabolique de la marche. Les détails du développement et de l’évaluation de l’appareil ont été publiés aujourd’hui dans Science, l’une des principales revues universitaires au monde.

Contrairement aux technologies d’exosquelette existantes qui ajoutent de l’énergie ou la transfèrent d’une phase du cycle de marche à une autre, ce nouvel appareil aide les utilisateurs en supprimant l’énergie qui aide les muscles du genou pendant un moment critique, appelé phase terminale de balancement.

«Retirer l’énergie des jambes d’une personne pendant la marche peut sembler contre-intuitif, comme appliquer le frein dans une voiture en mouvement», explique Michael Shepertycky, un récent doctorat. diplômé et auteur principal de l’étude, « mais nos muscles retirent naturellement de l’énergie pendant que nous marchons, et notre appareil les aide à le faire. »






L’équipe envisage la technologie – qui pèse un peu plus d’un demi-kilogramme – permettant aux randonneurs de parcourir de plus longues distances ou aidant les infirmières à être moins fatiguées après un long quart de travail.

«L’amélioration de l’économie de la marche et de la course a été un sujet de recherche important au cours des deux dernières décennies, en raison de ses implications scientifiques et pratiques», déclare Qingguo Li, professeur agrégé de génie mécanique et des matériaux et co-auteur de l’étude. « La marche est un processus délicat et hautement optimisé, ce qui rend difficile l’utilisation d’exosquelettes pour améliorer l’efficacité de la marche. »

En plus d’aider l’utilisateur, l’appareil convertit l’énergie retirée en électricité qui peut être utilisée pour alimenter le système de contrôle de l’appareil et d’autres appareils portables. Cette capacité de récupération d’énergie pourrait être particulièrement utile pour les personnes voyageant à pied dans des endroits éloignés, leur permettant de recharger des téléphones cellulaires ou des appareils GPS. Yan-Fei Liu, professeur de génie électrique et informatique et co-auteur de l’étude, a dirigé le développement de l’électronique de puissance de l’appareil.

L’approche interdisciplinaire de l’équipe comprenait des éléments de la biomécanique de la marche, de la physiologie, des interactions homme-machine et de l’innovation de conception. Une grande partie de cette recherche a été menée au Centre de recherche sur la mobilité humaine, un établissement du Queen’s / Kingston Health Sciences Centre équipé d’une technologie d’analyse de la marche de classe mondiale.

«Pour la première fois, nous avons démontré que la suppression de l’énergie peut augmenter l’efficacité de la marche», déclare le Dr Shepertycky. «Il s’agit d’une avancée significative dans le domaine du développement des exosquelettes, et susceptible de changer la façon dont nous abordons l’aide à la marche. La publication de ce travail dans l’une des revues scientifiques les plus prestigieuses met en évidence l’expertise en recherche et les excellentes installations de Queen’s , ainsi que l’éducation multidisciplinaire de classe mondiale que j’ai reçue ici.  »


L’exosquelette réduit la quantité de travail nécessaire pour marcher


Plus d’information:
Michael Shepertycky et al, éliminer l’énergie avec un exosquelette réduit le coût métabolique de la marche, La science (2021). DOI: 10.1126 / science.aba9947

Fourni par l’Université Queen’s

Citation: Une technologie unique donne aux humains une longueur d’avance sur la marche (2021, 31 mai) récupéré le 31 mai 2021 sur https://techxplore.com/news/2021-05-unique-technology-humans-leg.html

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