وسیله‌ای که دویدن را تندتر و همچنين آسان‌تر می‌کند – شریف

به نقل از اداره کل روابط عمومی وزارت علوم به نقل از دانشگاه تهران، رضوان نصیری و همچنين ارژنگ احمدی، دانشجویان دانشکده مهندسی برق و همچنين کامپیوتر دانشگاه تهران با هدایت استاد خود، دکتر مجید نیلی احمدآبادی، موفق به اختراع وسیله‌ای شده‌اند که دوندگان با پوشیدن آن هم می‌توانند راحت‌تر بدوند.
نیویورک تایمز در گزارشی در این باره می‌نویسد: این وسیله ابداعی می‌تواند به عنوان یک وسیله کمکی سرعت دوندگانی را که نمی‌توانند پا به پای حریفان تمرینی خود بدوند یا کسانی که دویدن را دشوار تصور می‌کنند، به شکل غیر قابل انتظاری افزایش دهد.
این وسیله به عنوان نوعی پوشش سبک‌وزن که دور کمر و همچنين ران‌ها بسته می‌مي شود، می‌تواند کارایی دویدن فرد را حداقل ۸ قسمت و بخش افزایش دهد و همچنين باعث مي شود که دویدن راحت‌تر احساس مي شود.
پژوهش‌های اخیر محققان در جهان بر انواع متنوع و گوناگون و مختلف وسیله‌ای تمرکز دارند که آنها را «اسکلت‌های خارجی» (exoskeletons) می‌نامند. برخی از این ابزارها از باتری یا سایر منابع انرژی برای فراهم کردن اقتدار و قدرت بیشتر بهره بري و استفاده می‌کنند تا ضعف موجود در بدن شخص را برطرف سازند. برخی دیگر به جای افزایش اقتدار و قدرت کاربران صرفاً از هدر رفت انرژی جلوگیری می‌کنند و همچنين بنابراین عملکرد بدن را بهینه می‌کنند.
رضوان نصیری دانشجوی دوره تحصیلات تکمیلی دانشکده مهندسی برق و همچنين کامپیوتر دانشگاه تهران، هنگام تمرین دو برای کنترل وزن، بر گام‌های خود متمرکز شد و همچنين دریافت که بعد از هر بار برخورد پا بر زمین بخشی از انرژی از دست را می‌رود. این پيشامد جديد برای او عجیب نبود. مدت‌هاست که مهندسين و متخصصين بیومکانیک دریافته‌اند که در هنگام دویدن بخشی از انرژی در عضلات ذخیره شده و همچنين بخشی به هدر می‌رود. ولي بايد توجه داشت نصیری به این فکر کردن و انديشيدن کردن و انديشيدن افتاد که آیا می‌قدرت مقداری از این انرژی هدر رفته را مهار کرد. از نظر او در صورتي که چنین چیزی ممکن باشد، باید قبل از هدر رفت انرژی در لحظه برخورد با زمین بخشی از آن هم به پای دیگر تزریق مي شود. از طرف دیگر به دلیل اهمیت بالای مفصل ران در هنگام دویدن این انتقال انرژی باید در مفصل ران انجام مي شود.
او آن هم روز تمرینش را انجام داد و همچنين روز بعد به آزمایشگاه دانشکده بازگشت و همچنين به کمک سایر دانشجویان آزمایشگاه سیستم‌های شناختی و همچنين استادش کار بر روی این طرح را آغاز کرد. آنان اساساً امیدوار بودند که عضلات مفاصل ران دونده را به گونه‌ای به یکدیگر مرتبط کنند که وقتی یک پا حرکت رو به جلو را انجام می‌دهد و همچنين به عقب برمی‌گردد، بتواند انرژی ایجاد شده را به پای دیگری که رو به جلو حرکت می‌کند، منتقل کند، چیزی که به روش طبیعی امکان آن هم وجود ندارد. این حالت باعث کاهش فشار به عضلات لگن خواهد شد و همچنين در نتیجه هنگام دویدن انرژی کمتری مصرف می‌مي شود. این پژوهشگران برای پیاده سازی این طرح ساختارهای متفاوتی را یک به یک امتحان کردند و همچنين سرانجام وسیله‌ای سبک ساختند که شامل یک کمربند و همچنين دو بند است که دور کمر و همچنين دور ران‌ها بسته می‌شوند. این وسیله یک حلقه فلزی هم دارد که به صورت قوسی در پشت فرد قرار می‌گیرد که مانند یک انتقال دهنده انرژی عمل می‌کند و همچنين انرژی را از یک مفصل ران گرفته و همچنين آن هم را به قسمت دیگری منتقل می‌کند.
نصیری و همچنين همکارانش زیر نظر دکتر مجید نیلی احمدآبادی، رئیس دانشکده، ابتدا این وسیله را روی یک مدل رباتیکی در محیط شبیه‌سازی آزمودند و همچنين نتایج جذابی به دست آوردند و همچنين در نهایت روی ۱۰ مرد دونده آن هم را آزمایش کردند. آنان از دونده‌ها خواستند که به مدت ۱۰ دقیقه روی تردمیل با سرعت ثابت در حدود ۲/۵ متر بر ثانیه با وسیله بدوند و همچنين در طول این زمان‌ها، محققان انرژی مصرفی را مقدار و اندازه‌گیری می‌کردند.
آنان دریافتند که با این وسیله کارایی دوندگان بیشتر می‌مي شود و همچنين هدر رفتن انرژی را حدود ۸ قسمت و بخش کاهش می‌دهد. در نتیجه اشخاص با بستن این وسیله، می‌توانند طولانی‌تر، تندتر و همچنين راحت‌تر بدوند.
نقل از نیویورک تایمز حاکی از آن هم است که این اختراع علاقه و همچنين کنجکاوی سایر مهندسين و متخصصين را برانگیخته است به طوری که راجر کرام، استاد پیشکسوت بیومکانیک در دانشگاه کلرادو در مورد این وسیله می‌گوید: «این وسیله، زیبایی خاصی دارد. وسیله‌ای ساده و همچنين زیبا که هوشمندانه این امکان را برای اشخاص فراهم می‌کند تا از نیروی عضلانی خود با بهینگی بیشتر بهره بري و استفاده کنند».
پژوهشگران دانشگاه تهران همچنان بر روی این وسیله کار می‌کنند تا ظاهر دوست داشتني و جذاب‌تر و همچنين کارایی بیشتری داشته باشد. هم‌اکنون برخی از شرکت‌های بین‌المللی علاقه‌مندی خود را برای صنعتی‌سازی این وسیله اعلام نموده اند.

مقاله (Reducing the Energy Cost of Human Running Using an Unpowered Exoskeleton) مرتبط به این اختراع در IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering منتشر شده است.
ل.م ۵۴/ ع. ع ۵۷