1300740232

Rys. 6. Poweriser - sprężyny do biegania, podobne do protez Oscara Pistoriusa [18]

W ramach realizowanego projektu przeprowadzono badania sposobu wykonywanych różnych czynności przez żołnierza. Na podstawie analiz wykonano model kinematyczny i dynamiczny ciała żołnierza. Wyodrębniono kilka rodzajów chodu i biegu, które scharakteryzowano, jako dynamiczne i statyczne. Statyczne są w pełni kontrolowane i mogą być zatrzymane w każdym momencie. Dynamiczne, to takie, w których część mchu jest niekontrolowana, a ciało traci stabilność. W mchach tych znaczna część energii ulega przemianie z grawitacyjnej energii potencjalnej w energię kinetyczną mchu postępowego i obrotowego i na energię potencjalną sprężystości mięśni i ścięgien.

Ponadto, analizując dynamikę mchów, mchy poszczególnych członków ciała podzielono na przygotowawcze i napędzające. Ruchy przygotowawcze takie jak przestawienie nogi do przodu, (o ile nie są wykonywane w głębokim śniegu, trawie itp.) nie wymagają dużej siły ani energii. W przestawianiu nóg wykorzystuje się siłę ciężkości (podobnie jak w wahadle) i zasadę zachowania energii. Ruchy napędzające polegają na przenoszeniu środka ciężkości z jednego punktu podparcia do dmgiego. Przenoszenie to wiąże się ze zmianą energii potencjalnej ciała, kosztem pracy wykonywanej przez mięśnie. Jeśli ciało posiada pewną prędkość mchu postępowego, zmiana ta odbywa się częściowo zmianą energii kinetycznej i na odwrót. Wówczas praca mięśni pokrywa straty mchu.

Podejście takie tłumaczy, dlaczego wydatek energetyczny poruszającego się człowieka jest mniejszy niż wychodzi z obliczeń według popularnego modelu pracy ciągłego unoszenia środka ciężkości ciała bez odzysku energii.

Innym problemem egzoszkieletu jest sterowanie. Jest wiele koncepcji sterowania takim urządzeniem łącznie z detekcją sygnałów nerwowych przekazywanych do mięśni.

Analizy wykazują, że znając aktualny stan (położenie i prędkość) poszczególnych członów ciała i naciski na poszczególne części stopy, można określić rodzaj i parametry wykonywanego ruchu.

6. Wnioski

Istnieje szeroka gama zastosowania egzoszkieltów, lecz ich specyfika wymusza indywidualnych analiz i rozwoju.

37