Embora caminhar possa não parecer um fardo para a maioria das pessoas, para os outros, esta tarefa simples muitas vezes pode parecer exaustiva. Para pacientes em recuperação de cirurgia ou derrame, aqueles com doença de Parkinson, aqueles com mobilidade restrita, e até mesmo para soldados ou bombeiros que transportam cargas pesadas em terrenos difíceis, caminhar ou correr pode ser uma luta.

Muitos pesquisadores refletiram sobre esse problema ao longo dos anos, desenvolver uma série de dispositivos externos que, uma vez usado pelos usuários, permitir que eles se movam, andar, e correr com muito mais facilidade do que normalmente faria. Uma variedade desses "exoesqueletos robóticos" ou trajes robóticos foram desenvolvidos ao longo dos anos, com o objetivo de diminuir o gasto energético (ou taxa metabólica) dos usuários ao caminhar e correr. Até aqui, Contudo, como diz o professor Giuk Lee da Chung-Ang University, "Exoesqueletos robóticos tendem a ser volumosos e pesados; e embora experimentos de caminhada tenham mostrado resultados promissores, a energia gasta em execução com o peso adicional do dispositivo supera os benefícios da assistência robótica. "

O problema, como o Prof Lee e seus colegas explicam em seu artigo publicado em Ciência , reside no fato de que "caminhar e correr têm biomecânica fundamentalmente diferente, o que torna um desafio desenvolver dispositivos que auxiliem as duas andadas. "Enfrentando esse desafio, os cientistas mostram seu exosuit recém-desenvolvido, principalmente feito de um colete de tecido, cinto, e bandagens de coxa, assim como as roupas que usamos no dia a dia. Esses componentes são conectados por fios, e equipado com baterias e um dispositivo semelhante a um motor (um atuador). O dispositivo pesa apenas 5 kg, convenientemente ajustado ao redor da cintura para auxiliar os músculos de extensão do quadril e permitir uma maior amplitude de movimento. O que mais, este exosuit pode alternar o modo de assistência automaticamente entre caminhar e correr para alcançar a máxima eficiência da assistência.

Os cientistas testaram seu protótipo em esteiras e em percursos ao ar livre com diferentes terrenos para examinar a economia de energia alcançada pelos exosuits em diferentes condições. Eles usaram um algoritmo para classificar a marcha (caminhada ou corrida), que forneceu feedback para o dispositivo e ajustou o modo de assistência em conformidade. Isso permitiu que o exo fato combinasse o movimento iniciado pelo atuador com a marcha identificada pelo algoritmo, e, portanto, para maximizar a economia de energia. Testes internos e externos revelaram que o algoritmo foi capaz de identificar corretamente os passos de caminhada e corrida mais de 99,98% do tempo.

Depois de terem confirmado a precisão do algoritmo, os cientistas observaram a economia metabólica alcançada pelas funcionalidades de assistência do exosuit. Eles descobriram que a assistência do exouit reduziu o custo de energia de caminhar a uma velocidade de 1,5 metros por segundo (4,8 km por hora) em 9,3%, equivalente ao usuário perdendo 7,4 kg. Eles também tiveram sucesso em garantir a economia de energia durante as tarefas de corrida (velocidade de 2,5 metros por segundo ou 9 km por hora), onde a função de assistência reduziu a taxa metabólica em 4%, equivalente a uma perda de peso de 5,7 kg. Essa economia de energia pode parecer insignificante, mas de acordo com o Prof Lee e colegas, "Embora as mudanças na taxa metabólica sejam relativamente modestas, eles são de magnitude semelhante àqueles que se provaram suficientes para melhorar o desempenho máximo de caminhada e corrida. Portanto, pensamos que essas economias de energia podem resultar em aumentos proporcionais no desempenho máximo, por exemplo, ao longo de um curso de cross-country. "

Finalmente, ao contrário de exosuits anteriores, que dependia muito da função do joelho, este novo dispositivo usa a extensão do quadril para impulsionar o movimento da perna, tornando os exosuits particularmente relevantes para amputados acima do joelho e outras pessoas sem função completa do joelho. Ao aproveitar o poder da extensão do quadril, os usuários deste traje robótico serão capazes de alcançar um desempenho atlético superior em uma variedade de terrenos, alternando perfeitamente entre correr e caminhar conforme necessário.

Concluir, Prof Lee diz, "Esperamos que este 'robô vestível' tenha muitos usos, como no auxílio ao treinamento de reabilitação para pacientes idosos e no aumento da eficiência do trabalho de soldados ou bombeiros. A longo prazo, imaginamos este exosuit pendurado em um armário o tempo todo, assim como as roupas que usamos todos os dias. "