Snažit se aktualizovat schody je jako znovuobjevovat kolo: Vylepšení jednoduchého designu, který vydržel zkoušku času, není snadný úkol. Pro lidi se zraněním nebo s omezenou pohyblivostí však není lezení po schodech snadný úkol. Tým biomechanických vědců vytvořením prototypu, který by mohl proniknout do schodů a jejich uživatelů do nových výšin, pronikl do fyziky schodišťové navigace.
Související obsah
- Art as Therapy: Jak tvořivě stárnout
"Moje máma si rád stěžuje, že je opravdu aktivní a že může chodit na velké vzdálenosti, ale pokaždé, když je na schodech, má problémy s lezením, " říká Karen Liu, profesorka informatiky na Gruzínském technologickém institutu.
Liu, také odpovídající autor studie PLOS ONE, která popisuje nový prototyp schodiště, uznala, že horolezecké schody jsou považovány za jednu z nejtěžších činností pro seniory nebo zraněné. I když jsou jednotlivci jinak fyzicky zdraví a mobilní, ztráta schopnosti procházet po schodech je často rozhodujícím faktorem, který lidi tlačí ven ze svých domovů a do živých komunit s pomocí.
Nový prototyp schodiště využívá energii, když člověk sestupuje po schodech, a recykluje ji na cestě zpět, aby uživatelům poskytl podporu. Funguje to proto, že intuitivně lidé ztrácejí více energie klesáním po schodech než nahoru.
Když se šplháte po schodech, veškerá energie, kterou vložíte do zatloukání nohou, se promění v potenciální energii - když se dostanete na vrchol, jste vyšší než předtím. Sestup ze schodů je další příběh. S každým krokem je vaše tělo v podstatě v kontrolovaném pádu a energie, kterou vaše svaly vynakládají na prevenci ošklivého pádu ke dnu, je zbytečná. Liu si myslel, že zbytečnou energii lze zachytit a vrátit se na stoupání nahoru.
"Neexistoval žádný způsob, jak bych mohl vytvořit takové zařízení, " řekl Liu. Jako počítačová vědkyně měla dobrý nápad, ale žádný způsob, jak skutečně postavit prototyp. Obrátila se k Leně Tingové, profesorka biomedicínského inženýrství na Emory University a odbornice na kinetiku člověka. "Nikdo nezná pohyb lépe než Lena, " říká. Společně s Tingovým tehdy postdoktorandským výzkumníkem Yun Seong Songem dali hlavy dohromady a vylepšili design.
K jejich překvapení bylo znovuobjevení kola hračkou. "Nebylo to tak těžké, jak jsem si myslel, že to bude, " říká Song. "Zaměřili jsme se na jednoduchost - nechystali jsme se na fantastického robota, který by se mohl pohybovat, mluvit a činit dobrá rozhodnutí." Snažili se proniknout do mechaniky, která se již stane pokaždé, když půjdete nahoru nebo dolů po schodech.
Každý běhoun jejich prototypových pomocných schodů pro recyklaci energie je připevněn k pružinám. Při cestě dolů po schodech tlak z každého kroku tlačí dolů pohyblivou plošinu, stlačuje pružiny a blokuje běhounu na místě pomocí elektromagnetického zámku. Stlačené pružiny zachycují a udržují energii, která by se jinak rozptýlila. Cestou vzhůru tlakoměr na každém běhounu snímá chodidlo, uvolňuje zámek a pružiny uvolňují energii, která pomáhá pohánět stoupání.
"Myslel jsem si, že to nebude fungovat, " vzpomíná Ting. Kroky na jaře vyvolaly vize katapultů nebo praků. To je v pořádku, pokud jste olympijským voltižérem, ale ne pokud jste starší nebo zraněný člověk, který se jen snaží udělat cestu nahoru.
Prošli několika návrhy pružin a usadili se na jemné prodloužené pružině. Pokud stojíte na jejich nových schodech, nemusíte si dělat starosti s katapultováním na další přistání. Až když jste v pohybu, odpružené plošiny jemně pomáhají nohou až do další úrovně. "Může vám to pomoci, jen když aktivně jedete nahoru nebo dolů, nemůže vás to tlačit, " říká Ting.
Chůze po jejich schodech „je to jako chodit z kopce s velmi měkkou půdou, “ říká Song. "Je to, jako bys měl na každém kroku polštář, a když půjdeš dolů, budeš si je prohlížet." Cítíte nízkou gravitaci. “Tento pocit bylo snadné zvládnout pro testované předměty, které přinesli do laboratoře.
Na druhou stranu, „Je to, jako by někdo vlastně zvedal nohu, “ říká Song. Všichni prchali skrz mokrou trávu v dešti, ale při chůzi po schodech cítíte strašidelnou pomoc? To si vyžaduje trochu zvyknutí. Přesto po více než 300 zkušebních cyklech nehlásili žádné problémy s bezpečností. Také používali senzory k měření společné aktivity a ukázali, že stoupání po asistenčních schodech vyžadovalo výrazně méně práce, než co se vynakládá na konvenčních schodech. Jejich prototyp se navíc schází za zlomek ceny instalace výtahu nebo schodiště.
S těmito slibnými výsledky tým doufá, že má produkt, který by mohl být uveden na trh, aby usnadnil život starším nebo zraněným. „Schody pro recyklaci energie jsou skvělý nápad, “ říká Steve Collins, profesor strojního inženýrství na Carnegie Mellon University, který se studie nezúčastnil.
"Naše svaly jsou úžasné věci, " říká Collins. Rostou silněji, aby vyhovovaly našim potřebám, spotřebovávají palivo, které jim dodáváme, z okolního prostředí a samy se uzdravují. "Každý inženýr by ráda dokázala některé z těchto věcí udělat, " říká, ale pro všechny jejich úžasné schopnosti je jednou věcí, kterou svaly špatně, je recyklace energie. S tímto novým schodištěm, říká Collins, vynálezci pronikli do fyziky, aby udělali to, co naše svaly nemohou. "Účinně zachytí a vrátí vám energii."
Protože se schody instalují snadno a levně, Collins si myslí, že by mohli dovolit starším lidem nebo osobám s omezenou pohyblivostí zůstat v jejich domovech o něco déle. "Pro mnoho lidí by to mohlo opravdu změnit, " říká. "S několika malými vylepšeními ... myslím, že by to mohl být dobrý produkt."
Liu a její tým mají prozatímní patent na jejich pomocné schody, ale jejich vynález bude záviset na zájmu. Mají spoustu nápadů a mohli dokonce implementovat řadu nových funkcí pro své schody, jako je ukládání zachycené energie pro použití v jiných aplikacích. Místo toho, aby pomáhali při stoupání po schodech, mohli například využít mechanismus, který by mohl tuto energii přenést, aby místo toho nabil mobilní telefon.
Další na jejich docket je prostě vyvíjí celou řadu schodů, které budou stavět na existujícím prototypu, nicméně. Na konci dne je jejich cílem pomoci těm, kteří mají sníženou pohyblivost, zůstat ve svých domovech. Liu líčila, že ukazuje své mámě prototypové schody. "Její poznámka byla:" No, měli byste si pospíšit. ""
