A lépcsők frissítésének megkísérelése olyan, mint a kerék újra feltalálása: Az egyszerű próbaverzió fejlesztése, amely ellenállt az idő próbájának, nem könnyű feladat. Sérülésekkel vagy korlátozott mozgásképességű emberek számára a lépcsőn való felmászás sem könnyű feladat. A lépcsőnavigáció fizikájának feltörésével a biomechanikai kutatók csapata kitalált egy prototípust, amely elősegítheti a lépcsők és azok felhasználói új magasságokba való elmozdítását.
kapcsolodo tartalom
- Művészet mint terápia: Hogyan lehet kreatívan öregedni
„Anyám szeretnek panaszkodni, hogy valóban aktív és nagy távolságokat tud járni, de minden alkalommal, amikor lépcsők vannak, nehezen tud megmászni őket” - mondja Karen Liu, a georgiai technológiai intézet számítástechnikai professzora.
Liu, aki szintén a PLOS ONE tanulmányának megfelelő írója, amely leírja az új lépcső prototípust, felismerte, hogy a lépcsőn történő felmászás az idősek vagy a sérültek egyik legnehezebb tevékenysége. Még akkor is, ha az egyének egyébként fizikailag egészségesek és mozgékonyak, a lépcsõn való navigálás képességének elvesztése gyakran az a döntõ tényezõ, amely kényszeríti az embereket otthonából és a támogatott életközösségbe.
Az új lépcső prototípus felhasználja az energiát, amikor egy ember leereszkedik a lépcsőn, és a biztonsági mentés közben újrahasznosítja azt, hogy lendületet adjon a felhasználóknak. Úgy működik, mert intuitív módon az emberek több energiát pazarolnak a lépcsőn lefelé, mint felfelé.
A lépcsőn történő felmászás során minden a lábainak dörzsöléséhez felhasznált energia potenciális energiává válik - amikor a csúcsra érkezel, magasabb vagy, mint korábban voltál. A lépcsőn történő leereszkedés egy másik történet. A test minden lépésével lényegében ellenőrzött esést mutat, és az energiája, amelyet az izmaid költenek annak érdekében, hogy megakadályozzák a csúnya alját, az aljára kerülnek. Liu azt gondolta, hogy az elpazarolt energia elfogható, és visszatérhet a felfelé irányuló mászáshoz.
"Nem tudtam ilyen eszközöket létrehozni" - mondta Liu. Számítógépes tudósként jó ötlet volt, de nem volt lehetősége a prototípus valódi felépítésére. Lena Tinghez, az Emory Egyetem orvosbiológiai mérnökének professzorához és az emberi kinetika szakértőjéhez fordult. "Senki sem ismeri a mozgást jobban, mint Lena" - mondja. Ting akkori posztdoktori kutatójával, Yun Seong Song-val együtt összetették a fejüket és finomították a tervüket.
Meglepetésükre, hogy a kerék újratelepítése egy darab sütemény volt. "Nem volt olyan nehéz, mint gondoltam." - mondja Song. „Az egyszerűségre törekedtünk - nem egy olyan képzeletbeli robotra szálltunk, amely képes mozgatni, beszélni és jó döntéseket hozni.” Csak arra próbáltak becsapódni a mechanikába, amely már minden alkalommal megtörténik, amikor egy lépcsőn felfelé vagy lefelé haladsz.
Az energia-újrahasznosító segítő lépcsők prototípusának minden futófelülete rugókhoz van rögzítve. A lépcsőn lefelé az egyes lépések nyomása lenyomja a mozgatható platformot, összenyomja a rugókat és rögzíti a futófelületet egy elektromágneses zárral. A sűrített rugók rögzítik és megtartják az energiát, amely egyébként eloszlik. Visszafelé haladva az egyes futófelületek nyomásmérője érzékeli a lábát, elengedi a reteszt, és a rugók elengedik az energiát tároló energiát, hogy elősegítsék a mászást.
"Arra gondoltam, hogy ez nem működhet, " emlékszik vissza Ting. A tavasszal töltött lépések a katapult vagy a pattanás látomásaira emlékeztek. Ez rendben van, ha olimpiai bolond vagy, de nem idős vagy sérült ember, aki csak fel akar lépni az emeletre.
Több tavaszi mintán ment keresztül, és egy gyengéd hosszabbító rugóra helyezkedtek el. Ha még állsz az új lépcsőn, akkor nem kell attól tartania, hogy a következő leszálláshoz katapulálják. Csak addig, amíg mozgásban nem vagyunk, a meghajtott platformok óvatosan segítenek a lábad következő szintjére emelni. "Csak akkor segíthet, ha aktívan megy fel vagy le, és nem tud körülölelni" - mondja Ting.
A lépcsőn történő séta „olyan érzés, mintha egy nagyon puha talajú dombon sétálnék” - mondja Song. - Olyan, mintha minden lépésben lenne párna, és amikor lementek, összepiszkálod őket. Alacsony gravitációt érez. ”Ezt az érzést könnyű volt elsajátítani azoknak a vizsgálati alanyoknak, akiket behoztak a laboratóriumba.
Másfelől felmegy: „Olyan, mintha valaki valóban felemeli a lábad” - mondja Song. Mindenki esik az esőben a füves füvön, de kísérteties segítséget érezve, amikor felmegy a lépcsőn? Ehhez hozzá kell szokni. Ennek ellenére több mint 300 tesztfutás után nem jelentettek biztonsági kérdéseket. Érzékelőket is használtak az együttes aktivitás mérésére, és megmutatták, hogy a segítő lépcsők emelkedése lényegesen kevesebb munkát igényel, mint a hagyományos lépcsőknél. Sőt, prototípusuk összekapcsolja a felvonó vagy a lépcsőház felszerelésének árának töredékét.
Ezekkel az ígéretes eredményekkel a csapat reméli, hogy megkaptak egy olyan terméket, amelyet forgalomba lehet hozni, hogy megkönnyítsék az idős emberek vagy sérültek életét. „Az energia újrahasznosító lépcsők nagyszerű ötlet” - mondja Steve Collins, a Carnegie Mellon Egyetem gépészmérnöki professzora, aki nem vett részt a tanulmányban.
"Az izmaink csodálatos dolgok" - mondja Collins. Erõsebbé válnak, hogy megfeleljen az igényeinknek, kifogynak az üzemanyagból, amelyet a környezetbõl szállítunk, és gyógyítják magukat. "Bármely mérnök szívesen képes lenne megtenni ezeket a dolgokat" - mondja. De minden csodálatos képessége miatt az izmok egyik dologja az energia újrahasznosítása. Az új lépcsőn - mondja Collins - a feltalálók feltörték a fizikát, hogy azt tegyék, amit az izmaink nem tudnak. "Hatékonyan elfogják és visszakapják az energiát neked."
Mivel a lépcsőket könnyű és olcsó telepíteni, Collins úgy gondolja, hogy lehetővé tehetik az idősebb vagy korlátozott mozgásképességű embereknek, hogy kicsit hosszabb ideig maradjanak otthonukban. "Nagyon sok ember számára ez valóban változást hozhat" - mondja. "Néhány apró csípéssel ... Azt hiszem, ez jó termék lehet."
Liu és csapata ideiglenes szabadalommal rendelkezik a segítő lépcsőkön, de találmányuk forgalmazása az érdeklődéstől függ. Sok ötletük van, és akár új funkciók sorozatát is megvalósíthatják a lépcsőn, például a rögzített energia tárolására más alkalmazásokhoz. Például a lépcsőn történő feljutás helyett egy olyan mechanizmust tudnak becsapni, amely képes az energiát elmozdítani egy mobiltelefon feltöltésére.
Következő lépésként a lépcsõk teljes sorozatát fejleszti ki, amely a meglévõ prototípusra épül. A nap végén célja, hogy segítse a csökkent mozgásképességű személyeket otthonában. Liu elmesélte, hogy megmutatta anyjának prototípus lépcsőjét. "Megjegyzése:" Nos, jobban siethettél. ""
