Каждый наш шаг кажется простым и привычным. Но если заглянуть глубже, выяснится: движение стопы — это сложнейший танец импульсов, трения и колебаний. Учёные РАН обнаружили новые законы походки человека, которые могут изменить подход к созданию ортезов и роботизированных систем реабилитации.
Исследователи Института проблем машиноведения РАН использовали технологии захвата движения, искусственный интеллект и мэмс-акселерометры. Такой арсенал позволил им оценить, какие силы и где именно возникают в стопе при соприкосновении с опорой.
«Мы выяснили, что ударные импульсы при ходьбе локализованы в трёх точках: в пятке и плюснах большого пальца и мизинца. Перекат ступни идёт не только от пятки к носку, но и от большого пальца к мизинцу. Второй важный результат касается свободного переноса стопы — в этот момент она совершает управленческие колебания, обеспечивая устойчивость»
— Виктор Мусалимов, главный научный сотрудник ИПМаш РАН
Это открытие показало: прежние модели, основанные на уравнениях статики, упрощали картину. На самом деле ходьба — это динамический процесс ударно-упруго-фрикционного взаимодействия. Учёные выявили связь между продольным скольжением и поперечным «верчением» стопы, уточнив физическую модель движения.
Новые знания помогут точнее моделировать шаг человека, разрабатывать стельки и ортезы, учитывающие реальную механику переката. Кроме того, они станут основой для создания реабилитационных роботов, которые смогут воспроизводить естественные импульсы воздействия на стопу.
В перспективе мэмс-технологии позволят не только конструировать более эффективные устройства, но и внедрить дистанционный мониторинг пациентов, проходящих восстановление. Таким образом, каждый шаг науки буквально становится шагом к будущему медицины и инженерии.
Источник: ИПМаш РАН
