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Jun 11, 2023

외골격 슈트: 더 잘 걷고 달리는 데 도움이 되는 새로운 장치

Phys Ed의 지원 과학자들은 장치를 개발하고 있으며

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체육

과학자들은 달리기와 걷기를 더 쉽고 즐겁게 만들어주는 장치와 의류를 개발하고 있습니다.

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그레첸 레이놀즈

이러한 최첨단 로봇 장치의 효과를 조사한 몇 가지 새로운 연구에 따르면, 느리거나 마지못해 달리거나 걷는 사람들은 곧 가벼운 하체 외골격을 착용하고 운동 속도와 용이성을 높일 수 있을 것으로 나타났습니다. 일반적으로 모터, 케이블, 스트랩, 스프링 및 독창성이 결합된 개인용 또는 웨어러블 외골격은 우리가 걷거나 뛸 때 작업의 상당 부분을 짊어질 수 있으며 잠재적으로 훨씬 더 빠르게 또는 더 멀리 이동할 수 있게 해준다는 것이 새로운 연구에서 밝혀졌습니다. 무브먼트에서 에너지를 수확할 수도 있습니다. 이는 거의 휴대폰에 전력을 공급할 수 있는 수준입니다.

그러나 최신 외골격 연구는 또한 우리가 운동에서 원하는 것이 무엇인지, 운동을 더 쉽게 만드는 것이 필연적으로 운동을 더 좋게 만드는지에 대한 도발적인 질문을 제기합니다.

외골격은 영겁의 시간 동안 SF의 주요 요소였으며 가상의 군인, 경찰, 모든 사람, 어벤저스가 적보다 더 빨리 총을 쏘고 질주하며 더 오래 살 수 있게 해주었습니다. 이 이야기에서 외골격은 전신에 무장하고 스타일리쉬하며 파괴할 수 없는 경향이 있습니다.

오늘날 대부분의 인간 이동성 실험실에서 개발 중인 실제 외골격은 그런 것이 아닙니다. 일부 현대의 외골격은 질병이나 척추 부상으로 마비된 사람들이 서서 걸을 수 있도록 돕기 위해 신체의 대부분을 감싸고 있습니다. 그러나 대부분은 다리나 상체를 중심으로 하는 축약형 장치입니다. 일부에는 모터가 포함됩니다. 다른 것들은 일반적으로 스프링에 의해 자체 구동됩니다. 엑소슈트로 알려진 일부는 옷과 유사한 부드럽고 유연한 소재로 만들어졌습니다. 모두 근육과 관절에 도움을 줍니다.

일부 재활 시설 및 실험실에서는 뇌졸중 환자, 뇌성마비 또는 기타 장애가 있는 노인 및 청소년의 보행 능력을 향상시키기 위해 이미 하체 외골격 및 엑소수트를 사용하고 있습니다. 그러나 아마도 가장 흥미롭고 짜증나는 현재 과학은 젊고 건강한 사람들을 포함한 우리 모두의 외골격과 관련이 있을 것입니다. 이 연구 분야에서 과학자들은 달리기와 걷기의 에너지 비용을 줄여 이러한 활동을 덜 피로하게 만들고 생리학적으로 더 효율적이며 더 즐겁게 만들기 위해 외골격을 개발하고 있습니다.

지금까지 초기 결과는 유망해 보입니다. 작년에 Stanford University의 Biomechatronics Lab(Nike, Inc.에서 일부 자금 지원)에서 수행한 일련의 연구에서 연구원들은 대학생들이 맞춤형 프로토타입 버전을 착용했을 때 런닝머신에서 평소보다 약 15% 더 효율적으로 달릴 수 있다는 사실을 발견했습니다. 다리 아래 외골격의 모습입니다. 이 외골격은 주자의 정강이와 발목에 묶인 모터 구동식 경량 프레임과 신발 밑창에 삽입된 탄소 섬유 막대를 특징으로 합니다. 이러한 요소들은 함께 주자의 다리 근육을 앞으로 추진하기 위해 생성하는 데 필요한 힘의 양을 줄입니다. 실제 경로와 산책로에서 이 장치를 사용하면 우리가 스스로 달릴 때보다 최소 10% 더 빠르게 달릴 수 있다고 연구 저자는 추정합니다.

4월에 발표된 스탠포드 연구실의 별도 실험에 따르면 약간 조정된 장치도 젊은 사람들의 걷는 속도를 높이는 것으로 나타났습니다. 해당 연구에서 학생들은 전동 외골격 프로토타입을 착용했을 때 평균 약 40% 더 빨리 걸었고, 약 2% 적은 에너지를 소모했습니다.

본질적으로 외골격 기술은 "전자 자전거와 유사"하다고 간주될 수 있지만 페달링이 아닌 걷기에 사용된다고 스탠포드 기계공학과 교수이자 새로운 연구의 수석 저자인 스티븐 콜린스(Steven Collins)는 말했습니다. 움직이는 데 필요한 노력을 줄임으로써 동력 기계는 이론적으로 우리가 도보로 통근하고, 자연스럽게 더 빠른 배우자나 친구와 어울리거나 지나가고, 언덕이 많거나 멀리 보일 수 있는 지역에 도달하도록 장려할 수 있습니다.