Покушај ажурирања степеница је као изумљање точкића: Побољшање једноставног дизајна који је издржао тест времена није лак задатак. Међутим, за особе са повредама или ограниченом покретљивошћу, пењање степеницама није лак задатак. Хакирајући физику навигације на степеницама, тим биомеханичких истраживача изумио је прототип који би могао да помогне покретању степеница и њихових корисника до нових висина.
Сличан садржај
- Уметност као терапија: како креативно старити
„Моја се мама воли жалити да је заиста активна и да може ходати на великим даљинама, али сваки пут када има степеница, тешко их је пењати“, каже Карен Лиу, професорка рачунарских наука на Георгиа Институте оф Тецхнологи.
Лиу, такође одговарајући аутор студије у ПЛОС ОНЕ која описује нови прототип степеница, препознао је да се пењање степеницама сматра једном од најтежих активности за старије или повређене. Чак и када су појединци физички здрави и покретни, губитак способности за кретање степеницама често је одлучујући фактор који људе тјера из њихових домова у животне заједнице које помажу.
Нови прототип степеница користи енергију када се особа спусти низ степенице и рециклира је на путу уназад да би корисницима пружио подстицај. Дјелује зато што, насупрот интуитивном, људи троше више енергије низ степенице него горе.
Када се попнете степеницама, сва енергија коју уложите у подизање ногу претвара се у потенцијалну енергију - када дођете до врха више сте него што сте били пре. Спуштање степеницама је друга прича. Сваким кораком ваше тело је у суштини под контролом пада, а енергија коју мишићи троше да спречи гадан пад на дно се губи. Лиу је мислио да се потрошена енергија може заробити и вратити узлазном путањом.
"Ни на који начин не бих могао да направим такав уређај", рекао је Лиу. Као информатичарка, имала је добру идеју, али никако да стварно изгради прототип. Окренула се Лени Тинг, професорици биомедицинског инжењерства на Универзитету Емори и стручњаку за људску кинетику. "Нико не познаје кретање боље од Лене", каже она. Заједно са тадашњим пост-докторским истраживачем Тинг-ом Иун Сеонг Сонг-ом, саставили су главе и дорадили дизајн.
На њихово изненађење, изумљање точка је било парче торте. "Није било тако тешко као што сам мислила да ће бити", каже Сонг. „Имали смо за циљ једноставност - нисмо ишли за маштовитог робота који се може кретати, разговарати и доносити добре одлуке.“ Они су само покушавали да уђу у механику која се већ дешава сваки пут када кренете степеницама или горе или низ степенице.
Свака протеза њихових помоћних степеница за рециклирање енергије причвршћена је на опруге. На путу низ степенице, притисак сваког корака гура низ покретну платформу, компримира опруге и фиксира газиште на месту помоћу електромагнетне браве. Стиснуте опруге хватају и задржавају енергију која би се у супротном распршила. На путу према горе, манометар на сваком газишту осјети стопало, ослобађа браву и опруге ослобађају складишену енергију да би се убрзао успон.
„Мислио сам, нема шансе да то успије“, присјећа се Тинг. Пролећни кораци донели су нам на уму приказе катапулта или праћки. То је у реду ако сте олимпијски трезор, али не и ако сте старија или повређена особа која само покушава да се крене на кат.
Прошли су кроз неколико прољетних дизајна и смјестили се на њежни продужетак. Ако мирујете на њиховим новим степеницама, не морате бринути да ћете бити катапултовани до следећег слетања. Тек што се не покренете, опружене платформе лагано вам помогну да пређете на следећи ниво. „Може вам помоћи само док активно идете горе или доље, не може вас гурнути“, каже Тинг.
Спуштање њиховим степеницама "изгледа као да се спуштате низ брдо с врло меким земљиштем", каже Сонг. "Као да имате јастук на сваком кораку, а док силазите низ њих, чупате их. Осећате ниску гравитацију. "Тај је осећај било лако савладати за испитне људе које су унели у лабораторију.
Ако с друге стране устанете, „Као да вам неко заправо диже ногу“, каже Сонг. Сви су цурили кроз влажну траву по киши, али осећате сабласну помоћ док корачате степеницама? За то је потребно мало навикавања. Ипак, након преко 300 пробних испитивања, известили су да нема проблема са сигурношћу. Такође су користили сензоре за мерење заједничке активности и показали су да успон помоћних степеница захтева знатно мање рада од оног што се троши на конвенционалним степеницама. Штавише, њихов прототип се састоји од делића цене уградње лифта или степеништа.
Овим обећавајућим резултатима тим се нада да ће имати производ који би се могао пласирати на тржиште како би олакшао живот старијим или повређенима. „Степенице за рециклажу енергије су одлична идеја“, каже Стеве Цоллинс, професор машинског инжењерства на Универзитету Царнегие Меллон који није био укључен у студију.
„Наши мишићи су невероватне ствари“, каже Цоллинс. Они постају јачи да одговарају нашим потребама, понестају нам горива које им испоручујемо из околине и сами се излече. „Сваки инжењер би волео да уради нешто од тога“, каже он, али због свих њихових невероватних могућности, једна ствар у којој мишићи лоше раде је рециклирање енергије. С овим новим степеништем, каже Цоллинс, изумитељи су напали физику да учини оно што наши мишићи не могу. "Они ефикасно заробљавају и враћају вам енергију."
Будући да су степенице једноставне и јефтине за постављање, Цоллинс сматра да би могли дозволити старијим особама или онима са ограниченом покретљивости да остану дуже у својим домовима. „То би заиста могло променити велики број људи“, каже он. "Уз мало ситница ... мислим да би ово могао бити добар производ."
Лиу и њен тим имају привремени патент на својим помоћним степеницама, али маркетинг њиховог проналаска ће зависити од интересовања. Имају пуно идеја, а могу чак и да примене низ нових функција за своје степенице, попут складиштења заробљене енергије за употребу у другим апликацијама. Уместо да помогну да се пењу степеницама, на пример, могли би да инсталирају механизам који би могао да пребаци ту енергију да напуни мобител.
Даље на њиховом доцкет-у једноставно развија читав низ степеница које ће се надоградити на постојећи прототип. На крају дана, њихов циљ је помоћи особама ометене мобилности да остану у својим домовима. Лиу је препричала показујући мајци њихове степенице прототипа. "Њен коментар је био:" Па, боље је да пожурите. "
