כאשר קונור וולש היה סטודנט לתארים מתקדמים ב- MIT, הוא פעל כטייס מבחן לתכנית השלד החיצונית של הפרופסור שלו. המכשיר החזק והנוקשה היה מאתגר ללבוש ולעבוד איתו, בגלל האופן בו היה צריך להתממשק לגוף, מה שאילץ את גוף המשתמש לעמוד במבנה המכשיר ולא להפך.
בסופו של דבר, וולש עבר להרווארד והחל במחקר אקזוטי משלו. אבל הוא הקפיד לעבוד על מערכות רכות וגמישות כדי לעזור לתנועה. לאחר חמש שנות עבודה, חליפותיו סייעו להולכים לנוע ביעילות של 20 עד 25 אחוזים, על פי המחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת Science Robotics .
"הגישה שאנו נוקטים, ועוד חבורה של קבוצות אחרות מתחילות לנקוט האם אתה יכול לספק סיוע קטן עד בינוני, אבל דרך פלטפורמה מאוד קלילה ולא מגבילה?", אומר וולש.
המנגנון מבוסס על כבל המסייע לסייע בתנועה של שני מפרקים שונים, הקרסול והירך. המשתמש לובש רתמה סביב המותניים, והרצועות נמתחות מרתמה זו ועד לסיבוב סביב כל עגל. כבל פועל מהעקב עד גלגלת ליד העגל, ואז יוצא למנוע קטן. (נכון לעכשיו, הוא שמר על המנוע ומקור הכוח במקום אחר, כדרך לפשט את המחקר.)
חיישנים גירוסקופיים המורכבים על הרגליים שולחים נתונים למיקרו-בקר, המפרש את צעד ההליכון ומקשר את המנוע בזמן המתאים. כאשר המנוע מסתובב בכבל, הוא מושך בעקב ומסייע למדרגה (המכונה כיפוף פלנטרי). חגורת המותניים משרתת שתי מטרות; זה משמש כתמיכה, כך שהעגל לא צריך לשאת בלחץ רב, אבל הוא גם מספק סיוע למפרק הירך, מכיוון שהכוח מהגלגלת מועבר כלפי מעלה דרך הרצועות.
וולש וחבריו המשותפים הפעילו את המנגנון בארבע רמות כוח שונות כדי לראות מה היעיל ביותר.
"המטרה העיקרית של מחקר זה הייתה להסתכל, כשאנחנו מגדילים את כמות הסיוע שאנו מעניקים לאדם ... אילו סוגי תגובה אנו רואים מהאדם?" אומר וולש.
מה שהם מצאו היה, אפילו ברמת הסיוע הגבוהה ביותר (שנמדד על ידי הכוח המופעל כאחוז ממשקל הגוף, כשהוא מגיע עד 75 אחוז), הם לא ראו שום רמה; היעילות, שנמדדה בכמות החמצן שהמשתתפים השתמשו בהם במהלך ההליכה, המשיכה לעלות.
"מה שהנתונים שלו מציעים הוא שכשאתה מנסה להוסיף עזרה נוספת, יתכן שאין גבול, אין גבול עד כמה נוכל לשפר את קילומטראז הגז של אדם, אם תרצה, " אומר גרג סוויצקי. סאוויצקי עובד גם במוצרי סיוע בהליכה, כפרופסור חבר להנדסה ביו-רפואית באוניברסיטת צפון קרוליינה. המכשירים שלו מבוססים על שלד גזע קטן וקשיח - לפעמים מופעל, לפעמים מופעל על ידי קפיץ - שמתאים סביב הקרסול.
"במחקרים שלנו מצאנו תוצאה שונה, והיא שלעתים קרובות יש תשואות פוחתות, " הוא אומר. "אתה מצליח עד לנקודת סיוע מסוימת, ואז אם אתה נותן יותר מדי, היעילות של מערכת המכונה האנושית מתחילה לרדת." הוא חושד שחלק מההבדל נובע מהארכיטקטורה הרב-מפרקית של וולש, וכיצד זה משלב את תנועת הירך.
עבודתו של וולש וגם סוויצקי מיושמת בתחום הרפואי, ועוזרת לנפגעי שבץ מוחי, או לחולים בטרשת נפוצה, או לפגיעות ומחלות אחרות הקשורות לגיל כדי להגביר את הניידות שלהם. וולש שיתפה פעולה עם ReWalk Robotics לפיתוח מערכות ליישומים אלה. אבל יש יישום חשוב שני, שעזר לוואלש להשיג מימון של DARPA: חיילים שמזלזלים בציוד כבד יכולים יום אחד להשתמש בחליפות כמו אלה כדי לעזור להם ללכת רחוק יותר, לשאת יותר ולחוות פחות עייפות.
במרדף אחר שתי המטרות, וולש זיקק את הטקסטיל, את מערכות ההפעלה ואת הבקרים כדי להפוך חליפות כאלה למציאותיות יותר מחוץ למעבדה. "ההתקדמות בתחום זה מתרחשת באמצעות שיתופי פעולה עם אנשים שמבינים את האדם, הפיזיולוגיה, הביומכניקה ואנשים שמבינים ברובוטיקה ואת ההיבט הטכנולוגי", הוא אומר. זו גישה חוצה תחומי, הכוללת עיצוב וארגונומיה, אך גם ביומכניקה, הנדסת תוכנה ורובוטיקה. כולם הולכים קצת אחרת, כך שעל המערכת להתאמה אישית לפחות באופן חלקי. ואז יש את המשקל.
"האתגר הגדול ביותר הוא צפיפות הכוח של ההפעלה", אומר סויצקי, ומציין כי הרכבה של הסוללות והמנועים על ההליכון במקום מרחוק על עמדה סמוכה, כמו שעשתה וולש, עשויה להוריד את היעילות. עד שמשתפרת טכנולוגיית הסוללה והמנוע, כל עלייה בהספק מצריכה עלייה במשקל, חליפין שנחשב לעת עתה לכל ההולכים מסוג זה. "יש כלל בסיסי זה שאם אתה רוצה להיות חזק יותר, אתה צריך להיות כבד יותר כשמדובר במנועים."
