Команда учёных из Стэнфордского университета разработала лёгкий и умный экзоскелет, который поможет пользователю двигаться быстрее и проворнее, прилагая значительно меньше усилий.

Похожий на ботинок экзоскелет состоит из недорогих сенсоров, отслеживающих силу и направление движений пользователя, моторов и встроенного одноплатного компьютера Raspberry Pi. Питание устройства обеспечивает перезаряжаемый блок аккумуляторов, который располагается на талии человека. По предварительным данным, одного заряда батарей хватает примерно на 30 минут работы. Данные со всех датчиков поступают в модель машинного обучения, которая в режиме реального времени адаптирует характеристики экзоскелета для предоставления оптимальной поддержки ногам пользователя. Основная задача девайса заключается в том, чтобы перенять на себя часть функции икроножных мышц человека, благодаря чему ему становится проще отрывать ногу от земли при каждом шаге. Таким образом, экзоскелет помогает ускорить темп ходьбы без приложения бо́льших усилий. Модели ИИ необходимо около часа, чтобы изучить особенности походки нового пользователя и начать персонализировать настройки механизмов экзоскелета. Далее благодаря постоянному считыванию данных с сенсоров устройство сможет адаптироваться к любым изменениям его походки на лету.

В рамках испытаний учёные отметили, что экзоскелет позволяет увеличить скорость ходьбы человека в среднем на 9%. При этом добровольцы тратили на 17% меньше энергии, чем при ходьбе в обычной обуви без роботизированной поддержки. В ходе эксперимента испытуемые также сравнивали затрачиваемые на движения усилия в стэнфордском экзоскелете и альтернативных устройствах. При ходьбе по ровной поверхности уменьшение прилагаемых усилий можно было сравнить с лёгкостью, ощущаемой после снятия рюкзака весом 9,2 кг, а по наклонной поверхности – 15,2 кг.

 Хотя инженеры по всему миру уже немало лет работают над созданием поддерживающих экзоскелетов, по сей день наибольшей сложностью остаётся адаптация устройств под индивидуальные потребности пользователей. К тому же большинство из них представляет собой достаточно дорогие, тяжёлые и громоздкие девайсы, которые пока слишком сложно использовать за пределами лабораторий. Стэнфордский экзоскелет состоит из стандартных деталей, доступных в открытой продаже, и весит всего 2,7 кг (по 1,2 кг на каждую ногу + аккумуляторный блок 0,3 кг). Кроме того, по словам инженеров из Стэнфорда, их разработка стала первым устройством, продемонстрировавшим способность к восполнению прилагаемых человеком усилий при ходьбе и беге в реальных условиях. На данном этапе развития экзосклета в его испытании принимали участие здоровые добровольцы возрастом от 20 до 30 лет. В дальнейшем разработчики надеются задействовать в тестах пожилых людей, а также волонтёров с ограниченной мобильностью.

По словам создателей умного экзоскелета, в будущем они надеются довести своё устройство до уровня коммерчески доступного инструмента. Они считают, что подобный девайс будет полезным как для людей, испытывающих трудности при передвижении, так и для работников отраслей, требующих тяжёлого физического труда. Возможно, когда-то подобный экзоскелет станет в один ряд с электронными самокатами и велосипедами, которые не выполняют всю работу за наездника, но заметно снижают объём прилагаемых усилий.