Большинство экзоскелетов на массовом рынке конструируются на платформе с вращающимся шарниром и с фиксированной осью. Преимущества такого подхода — в эффективности и простоте, а недостатки — в невозможности обеспечить вращение суставов человека и затруднение в движении.
Новый тип совместной модели, который позволит разрабатывать более стабильные и надежные экзоскелеты, представили ученые из Сианьского университета Цзяотун (Шаньси, КНР). Модель вдохновлена природой: ученые черпали вдохновение, изучая насекомых (кузнечиков, муравьев, пчел и стрекоз), паукообразных, многоножек и ракообразных (крабов, омаров и креветок). Эти представители фауны имеют «природные экзоскелеты», сегментированные тельца и парные сочлененные придатки.
«Мы предлагаем модель сустава, основанную на анатомии суставов кузнечика. Она состоит из пары сопряженных поверхностей и гибкого соединительного тела», отмечается в научной работе ученых, опубликованной в журнале IEEE Access.
Такой механизм эффективно воспроизводит движения конечностей, смежное движениям конечностей крабов и омаров, выяснилось в ходе эксперимента. Ученые сделали вывод, что
Воспроизведенный анатомический эксперимент показал, что метод ученых отражает физическую структуру большинства членистоногих.
Исследователи применили свою модель для создания прототипа сустава экзоскелета. В ходе серии тестов разработчики оценили решение и проверили рабочие и кинематические характеристики. Результаты подтвердили пригодность модели для разработки бионических робототехнических систем и улучшения их полезных функций.
В дальнейшем новую модель можно использовать в создании более эффективных экзоскелетов или других роботизированных структур для различных приложений, например, в реабилитации или улучшении человеческих возможностей. Решение позволит людям двигаться более свободно и естественно, а также обеспечит адекватную поддержку тела.