В Корее начали создавать экзоскелеты, которые можно носить как одежду
В Южной Корее разработали автоматизированную систему, которая позволяет непрерывно изготавливать сверхлёгкие и прочные «тканевые мышцы» — ключевой компонент носимых роботов нового поколения. Это приближает массовое производство экзоскелетов, которые можно носить как обычную одежду.
Исследование провела группа учёных из Центра перспективной робототехники Корейского института машиностроения и материаловедения (KIMM) под руководством доктора Чхоль Хун Пака. Работа опубликована в журнале IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering.
Разработанная технология основана на использовании сверхтонких нитей из сплава с эффектом памяти формы (SMA) диаметром всего 25 микрометров — вчетверо тоньше человеческого волоса. Эти нити свиваются в пружины, которые вплетаются в ткань. Получившийся материал весит всего 10 грамм, но способен поднимать груз весом до 15 килограммов.
Ранее аналогичные пружины содержали металлический сердечник, что ограничивало гибкость и затрудняло автоматическое производство. Команда из KIMM решила эту проблему, заменив металлическую сердцевину на натуральное волокно, переработав структуру ткани и модернизировав сам ткацкий станок.
Обычные носимые экзоскелеты, как правило, тяжёлые и громоздкие: они используют моторы или пневматические приводы, создавая шум и неудобства при длительном использовании. При этом они, как правило, поддерживают только отдельные суставы — например, локтевой или поясничный.
Новая тканевая конструкция лишена этих недостатков. Лёгкие и гибкие «мышцы» повторяют движение тела и способны помогать сразу нескольким сложным суставам. Так, исследователи уже создали первый в мире носимый экзоскелет массой менее 2 кг, который одновременно поддерживает плечо, локоть и поясницу, снижая мышечную нагрузку более чем на 40% при повторяющихся движениях.
Отдельная разработка — сверхлёгкий экзоскелет для поддержки плечевого сустава весом всего 840 граммов. Его можно носить ежедневно, что особенно важно для людей с мышечной слабостью. В клинических испытаниях в больнице Сеульского национального университета экзоскелет помог пациентам с дистрофией Дюшенна увеличить амплитуду движений плеча на 57%.
Благодаря новому автоматизированному производству тканевых мышц разработка получила практическую основу для выхода на рынок. По словам доктора Чхоль Хун Пака, это может серьёзно повлиять на сферы здравоохранения, логистики и строительства — облегчить физический труд, повысить автономность пациентов и снизить нагрузку на персонал.
«Мы заложили технологическую базу для массового производства ключевого компонента носимых экзоскелетов. Это шаг к реальному улучшению качества жизни миллионов людей», — отметил доктор Пак. Разработка уже получила награду «Лучшая научная работа года» в KIMM.