Exoskeleton robot - Phát minh mới giúp vận động viên chạy nhanh hơn

Nó khuyến khích người mang nó thực hiện nhiều bước hơn, di chuyển xa hơn một cách nhanh chóng hơn so với khi không sử dụng nó.

Một bộ xương ngoài có thể đeo được có thể giúp người chạy tăng tốc độ bằng cách khuyến khích họ thực hiện nhiều bước hơn, cho phép họ bao phủ khoảng cách ngắn nhanh hơn.

Trong khi các nghiên cứu trước đây đã tập trung vào việc các bộ xương ngoại vi có thể giúp con người tiết kiệm năng lượng khi chạy, nghiên cứu mới được công bố trong Science Robotics hôm nay xem xét cách các robot ngoại vi có thể hỗ trợ người chạy trong khi họ chạy nhanh.

Bộ exosuit có thể chứng minh một công cụ hữu ích cho các vận động viên muốn tăng tốc trong quá trình tập luyện. "Mặc dù đây là một nghiên cứu sơ bộ, chúng tôi có thể nói rằng exosuit có thể làm tăng khả năng chạy của con người", Giuk Lee, phó giáo sư tại Đại học Chung-Ang ở Seoul, Hàn Quốc, người đứng đầu nghiên cứu cho biết.

Lee và nhóm của ông đã chế tạo một bộ exosuit nhẹ với dây cáp thép chạy bằng động cơ điện gắn vào đùi của vận động viên. Các động cơ kéo dây cáp, bắt chước sự co lại của cơ bắp. Bộ exosuit giúp mọi người chạy nhanh hơn bằng cách hỗ trợ mở rộng hông của họ - chuyển động mạnh mẽ đẩy người chạy về phía trước.

Bộ exosuit theo dõi chuyển động phần dưới cơ thể của người mặc trong thời gian thực thông qua các cảm biến ở cả hai đùi. Dữ liệu này được đưa vào một thuật toán được thiết kế để theo dõi dáng đi, hoạt động song song với các thuật toán khác để theo dõi phong cách và tốc độ chạy cá nhân của mỗi vận động viên.

Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm exosuit trên chín vận động viên nam trẻ tuổi, không ai trong số họ được coi là vận động viên ưu tú. Họ đã được đào tạo ba phút về cách thức hoạt động của exosuit trước khi họ chạy trong các đợt ngắn trên máy chạy bộ để làm quen với cảm giác khi mặc.

Sau đó, họ chạy nước rút ra ngoài theo một đường thẳng trong 200 mét hai lần, một lần mặc exosuit và một lần không có. Họ nghỉ ngơi tối thiểu 30 phút giữa các thử nghiệm.

Trung bình, những người tham gia quản lý để chạy khoảng cách nhanh hơn 0,97 giây khi họ mặc bộ đồ so với khi họ không.

Các nhà nghiên cứu quan sát thấy rằng người chạy càng mất ít thời gian để hoàn thành cự ly, họ càng đi được nhiều bước, cho thấy bộ exosuit giúp rút ngắn thời gian chạy nước rút bằng cách tăng tần suất bước chân của người chạy.

Phấn khích trước những phát hiện của họ, các nhà nghiên cứu đã đặt ra cho mình những mục tiêu đầy tham vọng. Họ đang làm việc trên một bộ exosuit tùy chỉnh cho Kyung-Soo Oh, một cựu vận động viên ưu tú quốc gia ở Hàn Quốc đã nghỉ hưu, trong nỗ lực đánh bại kỷ lục thế giới về chạy 100 mét. Kỷ lục nam hiện tại là 9,58 giây, được thiết lập bởi vận động viên chạy nước rút người Jamaica Usain Bolt vào năm 2009.

Các nhà nghiên cứu cũng đang bắt đầu làm việc với một người chạy bộ khuyết tật để kiểm tra xem liệu một bộ exosuit hỗ trợ có thể mang lại lợi ích hay không.

"Đó là một thành tựu tuyệt vời, những gì họ đã làm", Kaspar Althoefer, người đứng đầu Trung tâm Robot tiên tiến tại Đại học Queen Mary London, người không tham gia vào nghiên cứu cho biết. Anh ấy tò mò về cách exosuit có thể giúp người chạy nước rút bao quát những khoảng cách ngắn hơn.

"Nếu chúng có thể làm cho một người giữ kỷ lục thế giới chạy nhanh hơn 0,68 giây trên 100 mét, tôi nghĩ nó sẽ rất tuyệt vời", ông nói thêm.

Tuy nhiên, việc tập luyện mặc những bộ exosuit như vậy khó có thể giúp các vận động viên chạy nhanh hơn trong các cuộc đua mà họ không được phép mặc công nghệ hỗ trợ. Mặc dù bộ đồ khuyến khích người mặc di chuyển chân nhanh hơn, nhưng nó không giúp cơ bắp của họ phát triển mạnh mẽ hơn, Althoefer nói, chỉ ra rằng về lý thuyết, việc phụ thuộc quá nhiều vào exosuit có thể khiến người chạy yếu hơn theo thời gian.