Almas Parsi
12th April 2015, 10:51 PM
اگزواسکلتی برای استفاده در پیاده روی
http://kooy.ir/ImagesArticle/ede6fee7456841c598bbaa53900b7024.jpg
شبیه سازی حرکت انسان نشان می دهد که پیاده روی با سرعتی ثابت بر روی زمین صاف امری است که به لحاظ نظری نیاز به صرف انرژی ندارد، درعین حال تمام افرادی که می دوند یا کوه نوردی کرده اند نظرشان مخالف با این گفته است.
بنا به دلایلی پیاده روی کردن نسبت به آنچه که فکر میکنیم، انرژی بیشتری می برد، اما مهندسان به فکر افتاده اند و دنبال روش هایی برای تغییر این وضعیت هستند.
طبق مطالعه ای که اخیرا در نشریه Nature به چاپ رسیده است، محققان در دانشگاه کارنگی ملون و دانشگاه دولتی کالیفرنیای شمالی، اگزواسکلتی قابل سوار شدن بر روی پا را ساخته اند که هزینه پیاه روی را به لحاظ سوخت و ساز 7 درصد کاهش می دهد، آنهم بدون بهره گیری از قدرت موتور یا الکتریسیته.
به این منظور، محققان بایستی ابتدا درک مفصل تری را از کارکرد حرکت انسان به دست می آوردند. بعد از سال ها مطالعه زیست مکانیک های پیاده روی، استیو کالینز و گرگ ساویکی متوجه شدند که ماهیچه نرمه پا نه تنها هنگام راندن فرد به جلو انرژی مصرف می کند، بلکه موقع سفت نگاه داشتن تاندون آشیل نیز، عملی شبیه کلاچ گیری در اتومبیل را به انجام می رساند و باز هم انرژی مصرف می شود.
http://kooy.ir/ImagesArticle/90cb761e5f6740d3b9b49072a55a717e.jpg
کالینز شرح می دهد: "مطالعات نشان می دهد که ماهیچه های نرمه ساق پا در درجه اول نیرو را به صورت همتراز، بدون اینکه هیچ کاری انجام شود، طی فاز ایستادنِ پیاده روی تولید می کنند، اما از انرژی متابولیسم بسیاری نیز بهره می گیرند و این روند در قیاس با اتومبیل، برعکس ترمزگیری بازتولید انرژی می کند. مثل این می ماند هربار که روی پدال ترمز ماشین خود فشار دهید، مقداری بنزین سوزانده شود".
برای از میان برداشتن این مصرف انرژی، تیم یادشده سیستم مکانیکی نبوغ آمیزی را ساختند که کار ماهیچه نرمه ساق پا را به هنگام گام برداشتن شما کمتر می کند. حال می گوییم چگونه:
هر فریم فیبر- کربن دارای پیچی است که پشت پا را دقیقا به زیرقسمت پشت زانو متصل می سازد، و در آنجا به کلاچی مکانیکی متصل می شود. هنگامی که تاندون آشیل کاربر کشیده می شود، کلاچ به کار افتاده و پیچ همانند یک تاندون اضافی عمل کرده، کش آمده و به ذخیره انرژی کمک می کند.
بعد از انکه پای ثابت به سمت پایین فشار داده می شود و انرژی کشسانی را آزاد می سازد، کلاچ آزاد شده و سکون موجود در پیچ را جذب می کند تا سیستم برای چرخه بعدی آماده شود.
http://kooy.ir/ImagesArticle/df5a4efa8e404b3ea6834cc4a1d3ed38.jpg
تنها نقطه ضعفی که وجود دارد ، آنست که ظاهرتان مثل رباتی روغن نخورده به نظر می رسد و هر گام که بردارید صدای جیرجیری تولید می شود.
البته این نکته را در نظر داشته باشید که اگزواسکلت مزبور صرفا یک نمونه اولیه است، بنابراین کالینز و ساویکی چنین مسائلی را در نمونه های آینده برطرف خواهند کرد. هنوز صحبتی در مورد عرضه این وسیله در بازار نشده است، اما دعا کنید که شاید طی چند سال آینده ما هم بتوانیم صاحب یکی از این اگزواسکلت ها بشویم.
منبع : کوی دانش (http://kooy.ir/News2278.html)
باز نشر : سایت علمی نخبگان جوان (http://www.njavan.com/)
http://kooy.ir/ImagesArticle/ede6fee7456841c598bbaa53900b7024.jpg
شبیه سازی حرکت انسان نشان می دهد که پیاده روی با سرعتی ثابت بر روی زمین صاف امری است که به لحاظ نظری نیاز به صرف انرژی ندارد، درعین حال تمام افرادی که می دوند یا کوه نوردی کرده اند نظرشان مخالف با این گفته است.
بنا به دلایلی پیاده روی کردن نسبت به آنچه که فکر میکنیم، انرژی بیشتری می برد، اما مهندسان به فکر افتاده اند و دنبال روش هایی برای تغییر این وضعیت هستند.
طبق مطالعه ای که اخیرا در نشریه Nature به چاپ رسیده است، محققان در دانشگاه کارنگی ملون و دانشگاه دولتی کالیفرنیای شمالی، اگزواسکلتی قابل سوار شدن بر روی پا را ساخته اند که هزینه پیاه روی را به لحاظ سوخت و ساز 7 درصد کاهش می دهد، آنهم بدون بهره گیری از قدرت موتور یا الکتریسیته.
به این منظور، محققان بایستی ابتدا درک مفصل تری را از کارکرد حرکت انسان به دست می آوردند. بعد از سال ها مطالعه زیست مکانیک های پیاده روی، استیو کالینز و گرگ ساویکی متوجه شدند که ماهیچه نرمه پا نه تنها هنگام راندن فرد به جلو انرژی مصرف می کند، بلکه موقع سفت نگاه داشتن تاندون آشیل نیز، عملی شبیه کلاچ گیری در اتومبیل را به انجام می رساند و باز هم انرژی مصرف می شود.
http://kooy.ir/ImagesArticle/90cb761e5f6740d3b9b49072a55a717e.jpg
کالینز شرح می دهد: "مطالعات نشان می دهد که ماهیچه های نرمه ساق پا در درجه اول نیرو را به صورت همتراز، بدون اینکه هیچ کاری انجام شود، طی فاز ایستادنِ پیاده روی تولید می کنند، اما از انرژی متابولیسم بسیاری نیز بهره می گیرند و این روند در قیاس با اتومبیل، برعکس ترمزگیری بازتولید انرژی می کند. مثل این می ماند هربار که روی پدال ترمز ماشین خود فشار دهید، مقداری بنزین سوزانده شود".
برای از میان برداشتن این مصرف انرژی، تیم یادشده سیستم مکانیکی نبوغ آمیزی را ساختند که کار ماهیچه نرمه ساق پا را به هنگام گام برداشتن شما کمتر می کند. حال می گوییم چگونه:
هر فریم فیبر- کربن دارای پیچی است که پشت پا را دقیقا به زیرقسمت پشت زانو متصل می سازد، و در آنجا به کلاچی مکانیکی متصل می شود. هنگامی که تاندون آشیل کاربر کشیده می شود، کلاچ به کار افتاده و پیچ همانند یک تاندون اضافی عمل کرده، کش آمده و به ذخیره انرژی کمک می کند.
بعد از انکه پای ثابت به سمت پایین فشار داده می شود و انرژی کشسانی را آزاد می سازد، کلاچ آزاد شده و سکون موجود در پیچ را جذب می کند تا سیستم برای چرخه بعدی آماده شود.
http://kooy.ir/ImagesArticle/df5a4efa8e404b3ea6834cc4a1d3ed38.jpg
تنها نقطه ضعفی که وجود دارد ، آنست که ظاهرتان مثل رباتی روغن نخورده به نظر می رسد و هر گام که بردارید صدای جیرجیری تولید می شود.
البته این نکته را در نظر داشته باشید که اگزواسکلت مزبور صرفا یک نمونه اولیه است، بنابراین کالینز و ساویکی چنین مسائلی را در نمونه های آینده برطرف خواهند کرد. هنوز صحبتی در مورد عرضه این وسیله در بازار نشده است، اما دعا کنید که شاید طی چند سال آینده ما هم بتوانیم صاحب یکی از این اگزواسکلت ها بشویم.
منبع : کوی دانش (http://kooy.ir/News2278.html)
باز نشر : سایت علمی نخبگان جوان (http://www.njavan.com/)