Технологія екзоскелетів повинна піти шляхом мінімізації розмірів та витрат енергії. Керуючись цією ідеєю, команда інженерів з інституту Wyss Гарвардського університету розробила новий екзоскелет, який виглядає як спортивні шорти з набором ременів та електронним блоком.
Робота даного екзоскелета заснована на аналізі штучним інтелектом рухів користувача, з метою адаптації під нього роботи всіх механізмів. Не має значення, якого віку, комплекції або статі користувач пристрою — коригування відбувається в кожному випадку індивідуально. Завданням штучного інтелекту є динамічна настройка системи, щоб вона підбудовувалася під роботу сідничних та стегнових м'язів, знімаючи з них частину навантаження.
При ходьбі ноги людини працюють як перевернуті маятники. При цьому найбільші внутрішні навантаження виникають в щиколотці, а стегно виконує рівну з кісточкою кількість позитивної роботи. Біг можливо описати як систему «вага на пружині». Коли ми бігаємо, найбільші внутрішні навантаження припадають на коліно та гомілкостоп, а стегно йде за гомілкостопом, який виконує найбільшу кількість позитивної роботи. Ходьба та біг мають принципово різну біомеханіку, що робить розробку пристроїв одночасно для обох активностей завданням не з простих.
Роботизовані допоміжні пристрої можуть знижувати швидкість метаболізму при ходьбі нижче нормального біологічного рівня на 7-21%. Вони допомагають гомілковостопному суглобу та/або тазостегновому суглобу. Різноманітні пристрої, розроблені для цієї мети для бігу, знижують метаболізм від 27 до 58%. Однак спроб об'єднати пристрої для зниження метаболізму в єдине ціле досі зроблено не було.
Вчені припустили, що для допомоги при ходьбі та для бігу потрібно інтерфейс з налаштованим профілями активності. Вони розробили портативний костюм, який знижує метаболізм користувача, допомагаючи розгинати стегна. Пристрій складається з поясного ременя, «шортів» та двох електродвигунів. Екзоскелет важить 5 кг, при цьому 91% маси доводиться на поперек. Костюм, завдяки штучному інтелекту, автоматично перемикається між профілями для ходьби та для бігу на основі руху користувача — змін потенційної енергії центру мас.
Експерименти показали, що портативний екзоскелет дозволяє знизити швидкість метаболізму при ходьбі зі швидкістю 1,5 м/с на 9,3% та при бігу зі швидкістю 2,5 м/с на 4,0%. Ефекти можна порівняти зі зниженням навантаження при ходьбі та бігу на 7,4 і 5,7 кг відповідно. Костюм можливо застосовувати при ходьбі та для бігу в гору, що підтверджує його універсальність.
Наступна версія пристрою буде спроектована вже для людей з порушеннями функцій опорно-рухового апарату, які можуть рухатися, хоча й з труднощами. Екзоскелет такої конструкції не зможе замінити хворі ноги, але має широкий потенціал для використання в реабілітації.
