Ricercatori della Stanford University, Ghent University e Nike hanno sviluppato un esoscheletro che agevola la corsa. Si parla di una forte riduzione dei consumi energetici e un incremento della velocità fino al 10%
L’esoscheletro da caviglia potrebbe diventare il “mezzo di trasporto” del futuro, secondo un gruppo di ricercatori della Stanford University, Ghent University e Nike. Il pensiero corre agli esperimenti cybernetici dei più noti film di fantascienza, ma in questo caso si parla di “piccoli” dispositivi motorizzati, da indossare, capaci di ridurre drasticamente il costo energetico della corsa e quindi renderla non solo meno faticosa ma anche più prestazionale. A essere precisi oggi la fase sperimentale prevede l’impiego di emulatori, poiché in laboratorio le apparecchiature di supporto e analisi sono ingombranti.
Steve Collins, professore associato di ingegneria meccanica a Stanford e co-autore della ricerca pubblicata su Science Robotics, è convinto che esperimenti di questo tipo siano importanti per comprendere meglio l’efficienza del corpo umano in fase di movimento. Ad esempio, inizialmente, si supponeva che dato che le gambe si comportano come una molla, un’assistenza di questo tipo fosse più efficace; invece è quella motorizzata che si è dimostrata vincente.
Già, perché il solo indossare un esoscheletro spento incrementa il costo energetico della corsa del 13%. “Tuttavia, gli esperimenti hanno indicato che, se opportunamente alimentato da un motore, l’esoscheletro ha ridotto il costo energetico della corsa, rendendola il 15% più semplice rispetto a quella senza esoscheletro e del 25% più facile rispetto a quella con l’esoscheletro spento”, hanno spiegato i ricercatori. La versione a molla invece aumenta la domanda di energia, che cresce dell’11% rispetto a una condizione senza esoscheletro e si riduce solo del 2% in presenza di dispositivo spento.
Come funziona l’esoscheletro
I prototipi dell’esoscheletro da caviglia si allacciano all’altezza degli stinchi e ricordano lontanamente i tutori impiegati in ortopedia. In pratica vi è un attacco alla scarpa con una corda che scorre sotto il tallone e una barra in fibra di carbonio inserita nella suola, vicino alla punta. I motori elettrici, situati nel laboratorio a qualche metro dai tapis roulant, forniscono l’assistenza attiva.
“Immaginate qualcuno che corra alle vostre spalle e tenga dei piccoli cavi attaccati alle vostre caviglie. Ogni volta che vi staccate dal terreno invece di fare tutto il lavoro lui solleva per voi il piede”, ha commentato Delaney Miller, ricercatrice del gruppo. “Sembra molto elastico e rimbalzante rispetto alla corsa normale. Parlando per esperienza, è davvero bello. Quando il dispositivo fornisce tale assistenza hai la sensazione di poter correre per sempre”. Di fatto l’assistenza potenziata sgrava i muscoli dei polpacci di un gran carico di energia.
Conferme positive anche da parte di undici corridori esperti che si sono alternati sul tapis roulant. Hanno dovuto abituarsi all’emulatore dell’esoscheletro prima del test e contemporaneamente vi è stato bisogno di personalizzare il funzionamento per adattarlo al ciclo e alle fasi dell’andatura.
Un aumento della velocità del 10%
In ogni caso nei test, rilevando la produzione energetica tramite mascherine che misurano ossigeno inspirato e anidride carbonica espirata, si è confermato un miglioramento dell’efficienza che potrebbe consentire un aumento della velocità di corsa fino al 10%. “Tale soglia potrebbe essere ancora più elevata se i corridori avessero tempo aggiuntivo per l’allenamento e l’ottimizzazione”, hanno assicurato i ricercatori.
Le future applicazioni
L’incremento dell’efficienza raggiunto, secondo il team della Stanford University, giustificherebbe lo sviluppo di esoscheletri di questo tipo da usare nel quotidiano. Per altro è loro opinione che sia possibile realizzarne versioni di ridotto ingombro, e considerato che l’intera ricerca è stata finanziata dalla National Science Foundation e dalla Nike c’è da credere che non si tratti solo di un auspicio.
“Puoi quasi pensarlo come un mezzo di trasporto”, ha sottolineato il ricercatore Guan Rong Tan. “Potresti scendere da un autobus, mettere l’esoscheletro e coprire le ultime 1-2 miglia (da 1,6 a 3,2 km, NdR) per andare a lavorare in cinque minuti senza sudare”.
Il professor Collins ha ammesso di non aver mai visto un dispositivo applicato alla corsa così efficiente. “Quindi, probabilmente non sarai in grado di usarlo per qualificarti a una gara, ma potrebbe permetterti di stare al passo con i tuoi amici che corrono un po’ più velocemente di te. Ad esempio, mio ??fratello minore ha corso la Boston Marathon e mi piacerebbe essere in grado di tenere il suo passo”, ha concluso Collins.
Repubblica.it