Hoewel lopen voor de meeste mensen misschien geen last lijkt, voor anderen, deze eenvoudige taak kan vaak vermoeiend aanvoelen. Voor patiënten die herstellen van een operatie of beroerte, mensen met de ziekte van Parkinson, mensen met beperkte mobiliteit, en zelfs voor soldaten of brandweerlieden die zware lasten dragen over moeilijk terrein, wandelen of rennen kan een worsteling zijn.

Veel onderzoekers hebben zich in de loop der jaren over dit probleem gebogen, het ontwikkelen van een aantal externe apparaten die, eenmaal gedragen door gebruikers, laat ze bewegen, wandelen, en lopen veel gemakkelijker dan ze normaal zouden doen. In de loop der jaren zijn er verschillende van deze "robotachtige exoskeletten" of robotpakken ontwikkeld, met als doel het energieverbruik (of de stofwisseling) van gebruikers tijdens het lopen en rennen te verminderen. Tot dusver, echter, zoals Prof Giuk Lee van de Chung-Ang University zegt:"Robotische exoskeletten zijn vaak omvangrijk en zwaar; en hoewel loopexperimenten veelbelovende resultaten hebben opgeleverd, de energie die wordt besteed aan hardlopen met het extra gewicht van het apparaat weegt zwaarder dan de voordelen van robotassistentie."

Het probleem, zoals Prof Lee en collega's uitleggen in hun paper gepubliceerd in Wetenschap , ligt in het feit dat "Wandelen en hardlopen fundamenteel verschillende biomechanica hebben, wat het een uitdaging maakt om apparaten te ontwikkelen die beide gangen ondersteunen." de wetenschappers tonen hun nieuw ontwikkelde exosuit, meestal gemaakt van een stoffen vest, riem, en dij wraps, net als kleding die we in het dagelijks leven dragen. Deze componenten zijn verbonden door draden, en voorzien van batterijen en een motorachtig apparaat (een actuator). Het apparaat weegt slechts 5 kg, handig rond de taille om de heupextensiespieren te ondersteunen en een groter bewegingsbereik mogelijk te maken. Bovendien, dit exosuit kan de assistentiemodus automatisch schakelen tussen loop- en hardloopgangen om maximale efficiëntie van assistentie te bereiken.

De wetenschappers testten hun prototype op loopbanden en op buitencursussen met verschillende terreinen om de energiebesparingen te onderzoeken die door de exosuits in verschillende omstandigheden werden bereikt. Ze gebruikten een algoritme om het lopen te classificeren (lopen of rennen), die feedback gaf aan het apparaat en de hulpmodus dienovereenkomstig aanpaste. Hierdoor kon het exosuit de beweging die door de actuator werd geïnitieerd afstemmen op het looppatroon dat door het algoritme werd geïdentificeerd. en dus om de energiebesparing te maximaliseren. Uit testen binnen en buiten bleek dat het algoritme in meer dan 99,98% van de gevallen loop- en hardloopbewegingen correct kon identificeren.

Nadat ze de nauwkeurigheid van het algoritme hadden bevestigd, de wetenschappers keken naar de metabole besparingen die werden bereikt door de assistentiefuncties van het exosuit. Ze ontdekten dat hulp met een exosuit de energiekosten van lopen met een snelheid van 1,5 meter per seconde (4,8 km per uur) met 9,3% verlaagde, gelijk aan het afvallen van 7,4 kg door de gebruiker. Ze waren er ook in geslaagd om energiebesparingen te realiseren tijdens hardlooptaken (snelheid van 2,5 meter per seconde of 9 km per uur), waarbij de assistentiefunctie de stofwisseling met 4% verlaagde, gelijk aan een gewichtsverlies van 5,7 kg. Dergelijke energiebesparingen lijken misschien onbeduidend, maar volgens Prof Lee en collega's, "Hoewel de veranderingen in de stofwisseling relatief bescheiden zijn, ze zijn van vergelijkbare grootte als die waarvan is bewezen dat ze voldoende zijn om de maximale loop- en hardloopprestaties te verbeteren. Daarom, we denken dat deze energiebesparingen kunnen leiden tot een evenredige toename van de maximale prestaties, bijvoorbeeld, over een langlaufparcours."

Eindelijk, in tegenstelling tot eerdere exosuits, die sterk afhankelijk was van de kniefunctie, dit nieuwe apparaat gebruikt heupextensie om de beenbeweging aan te drijven, waardoor de exosuits met name relevant zijn voor geamputeerden boven de knie en andere mensen die geen volledige kniefunctie hebben. Door gebruik te maken van de kracht van de heupextensie, gebruikers van dit robotpak zullen in staat zijn om hogere atletische prestaties te bereiken op verschillende terreinen, naadloos schakelen tussen hardlopen en wandelen als dat nodig is.

Concluderen, Prof Lee zegt, "We verwachten dat deze 'draagbare robot' veel toepassingen zal hebben, zoals bij het helpen van revalidatietraining voor oudere patiënten en het verbeteren van de werkefficiëntie van soldaten of brandweerlieden. Op de lange termijn, we stellen ons dit exosuit voor alsof het de hele tijd in een kast hangt, net als de kleding die we elke dag dragen."