Die vom Stiefel generierten Daten werden in ein maschinelles Lernmodell eingespeist, das wiederum das Gerät so einstellt, dass es seine Unterstützung personalisiert, indem es Kraft auf den Knöchel ausübt, um einen Teil der Funktion des Wadenmuskels zu ersetzen, und dem Träger hilft, sich dabei vom Boden abzustoßen einen Schritt machen. Dadurch ist es möglich, schneller und mit weniger Kraftaufwand zu gehen. Es dauert nur eine Stunde, bis das Modell damit beginnt, die Art und Weise zu personalisieren, wie das Gerät den Träger unterstützt, und da es ständig aus den Sensordaten lernt, kann sich das Gerät im Laufe der Zeit anpassen, wenn sich der Gang des Trägers ändert.
Das Team fand heraus, dass das Gerät im Vergleich zum Gehen in normalen Schuhen zu einer 9 % höheren Gehgeschwindigkeit und einer 17 %igen Reduzierung des Energieverbrauchs beim natürlichen Gehen führte. Ihre Ergebnisse werden heute in einem Artikel in Nature beschrieben. Im Vergleich zu anderen vergleichbaren Geräten auf einem Laufband sorgte das Exoskelett für eine etwa doppelt so geringe Anstrengung. Die Forscher verglichen die Energieeinsparung und den Geschwindigkeitsschub mit dem „Ausziehen eines 30-Pfund-Rucksacks“.
Obwohl unterstützende Exoskelette schon seit Jahren auf dem Markt sind, lassen sie sich nur schwer an den individuellen Träger anpassen, da sie oft groß und unhandlich sind. Ihr Erfolg beschränkt sich weitgehend auf Laufbänder in Labors, und sie sind teuer. Das Exoskelett des Stanford-Teams ist viel kleiner als andere auf dem Markt und vor allem einfacher zu transportieren.
Das Projekt ist das erste Mal, dass ein Exoskelett die Fähigkeit demonstriert hat, menschliche Energie unter realen Bedingungen zu sparen, behaupten die Forscher. Sie sind optimistisch, dass es älteren Erwachsenen mit eingeschränkter Mobilität oder Menschen mit Muskelproblemen helfen könnte, sich freier zu bewegen.
Das Team solle das Produkt schließlich auf den Massenmarkt bringen können, sagt Kaspar Althoefer, Leiter des Centre for Advanced Robotics an der Queen Mary University of London, der nicht an der Studie beteiligt war.
„Es wäre sehr nützlich für diejenigen, die vielleicht nicht mehr so stark sind und ein bisschen weiter gehen wollen“, sagt er.
Die Autoren des Berichts beginnen mit Studien, die sich auf die Unterstützung älterer Erwachsener konzentrieren, und glauben, dass der Geräteprototyp zu einem kommerziellen Produkt entwickelt werden könnte, das die Menschen ideal bei ihrer täglichen Arbeit unterstützen könnte.
„Wir hoffen, dass dies ein bisschen wie E-Bikes sein wird“, sagt Patrick Slade, der als Doktorand am Exoskelett gearbeitet hat. “Es nimmt Ihnen nicht die ganze Arbeit ab, aber es erreicht ein Maß an Aufwand, mit dem die Menschen zufrieden sind.”