Các nhà nghiên cứu từ Đại học Carnegie Mellon ở Pittsburgh, PA, và North Carolina State University ở Raleigh cho rằng một "bộ xương ngoài mắt cá chân", họ đã phát triển làm giảm chi phí trao đổi chất của việc đi bộ 7% - gần tương đương với việc vứt bỏ 1 ba lô nặng 10 pound. Hơn thế nữa, thiết bị này hoàn toàn không sử dụng năng lượng.


Mô phỏng trước đó của sự vận động của con người - những hành động đi bộ - đã gợi ý rằng khi chúng ta bước đi trên mặt đất và ở tốc độ ổn định, về mặt lý thuyết, không nên có sự tiêu hao năng lượng nào cả. Nhưng các nhà khoa học cũng biết rằng những người rộng lượng hơn trong quá trình đi bộ hơn trong mọi hoạt động hàng ngày khác.

Khi chi tiêu năng lượng này có thể gây ra vấn đề cho người cao tuổi hoặc những người có vấn đề về tính di động, các nhà khoa học từ lâu đã quan tâm đến việc cố gắng tạo khung xương có thể làm cho đi bộ dễ dàng hơn, nhưng những rào cản nhất để thực hiện điều này đã được các khó khăn trong việc làm thế nào để cải thiện tình trạng đi bộ mà không cần thêm một nguồn điện bên ngoài.

Một vấn đề khác với thiết kế một thiết bị như vậy là đặt các vật nặng lên đôi chân tạo ra một hình phạt ban đầu làm tăng chi phí năng lượng.

Do đó, nhiều kỹ sư, người đã vật lộn với các khái niệm trong nhiều thập kỷ, đã được thuyết phục rằng một dự án như vậy là không thể.

Các nhà nghiên cứu mất 8 năm để giải quyết một vấn đề hơn 100 năm tuổi
Mặc dù loại này kỹ thuật đã đi một chặng đường dài kể từ những năm 1890, khi nhà phát minh đầu tiên đã cố gắng để tăng hiệu quả đi bộ bằng cách sử dụng dây cao su, mô hình bộ xương ngoài không sử dụng năng lượng hiện tại đã không thể cắt giảm chi phí năng lượng. Biomechanists vẫn còn thậm chí không chắc chắn liệu các hoạt động nổi tiếng "lưỡi dao" mặc bởi các vận động viên khuyết tật Oscar Pistorius như là hăng hái hơn nữa hiệu quả hơn so với bàn chân của con người.

Bây giờ, trên tạp chí Nature, các nhà nghiên cứu nhà nước Carnegie Mellon và NC mô tả cách họ đã trải qua 8 năm phát triển mới, bộ xương ngoài unpowered của họ - trong đó lần đầu tiên được hình thành trên một tấm bảng bằng đồng tác giả Steve Collins và Greg Sawicki trong khi họ là những sinh viên tốt nghiệp cùng lúc Đại học Michigan vào năm 2007.

Collins, một trợ lý giáo sư về kỹ thuật cơ khí tại Đại học Carnegie Mellon, cho biết:

"Đi bộ là phức tạp hơn bạn nghĩ. Mọi người đều biết làm thế nào để đi, nhưng bạn không thực sự biết làm thế nào bạn đi."
Chìa khóa cho sự thành công của các dự án mới đã được sự chú ý cẩn thận các nhà nghiên cứu làm thế nào để trả tiền một thiết bị có thể có thể làm giảm cơ bắp chân khi nó không được tham gia vào công việc sản xuất.

Nhóm nghiên cứu đã quan tâm đến việc nghiên cứu hình ảnh siêu âm cho thấy các cơ bắp chân gây sức năng lượng không chỉ khi nó được thúc đẩy cơ thể về phía trước, nhưng cũng có khi nó được giữ gân Achilles căng - ". Hành động ly hợp" giống như các nhà nghiên cứu đến một

Làm thế nào để giải quyết các vấn đề của các cơ bắp chân liên tục sản xuất có hiệu lực
"Nghiên cứu cho thấy các cơ bắp chân được sản xuất chủ yếu là lực lượng isometrically, mà không làm bất kỳ công việc, trong giai đoạn lập trường của việc đi bộ, nhưng vẫn còn sử dụng năng lượng chuyển hóa đáng kể", Collins giải thích. "Đây là đối diện của phanh tái tạo. Đó là nếu mỗi khi bạn đẩy lên bàn đạp phanh trong xe của bạn, bạn đốt cháy một chút khí."

Vì vậy, Collins, Sawicki và đồng nghiệp Bruce M. Wiggin thiết kế bộ xương ngoài của họ để "giảm tải" một số lực cơ nắm chặt của bê, mà họ tìm thấy giảm tỷ lệ trao đổi chất tổng. Để giảm bớt hình phạt năng lượng của việc đặt các vật nặng lên đôi chân, họ tạo dáng những bộ xương ngoài bằng cách sử dụng siêu nhẹ - nhưng "gồ ghề và chức năng" - sợi carbon.