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Corra 50% mais rápido com o dispositivo de tênis de corrida para exoesqueleto de catapulta – NextBigFuture.com

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David Braun e sua equipe resolveram conceitualmente como finalmente habilitar uma versão de alta tecnologia da corrida aprimorada por mola, onde poderíamos ir 70% mais rápido que Usain Bolt. Eles terão uma versão protótipo em um ano que, com limitações de material, poderá finalmente permitir uma execução mais rápida do que nossos melhores velocistas.

Os protótipos devem aparecer no próximo ano. Felizmente, eles podem ajudar um velocista estadual a vencer o velocista da classe Usain Bolt. Os velocistas masculinos do estado AA têm um tempo de qualificação de 11,3 segundos. Isso é até 20% mais lento que um velocista olímpico de topo.

Sistemas razoáveis ​​de curto prazo podem ver velocidades de patinação de velocidade. Atualmente, a velocidade máxima de rodagem é de 12,3 metros por segundo ou 27 milhas por hora. Patinação de velocidade chega a 15 metros por segundo ou 33 milhas por hora.

A tecnologia e os materiais precisarão de aperfeiçoamento constante. O progresso pode ser como a melhoria da tecnologia e dos materiais de ciclismo ou a tecnologia dos carros de corrida de Fórmula 1.

Eles precisarão aumentar o armazenamento de energia em mais de seis vezes além das molas de fibra de carbono para alcançar o melhor sistema. Ficar duas a três vezes melhor e reduzir o peso pode nos levar a 15 a 18 metros por segundo ou a 33 a 40 milhas por hora.

As inovações tecnológicas podem permitir que os tênis de corrida da próxima geração forneçam mobilidade sem precedentes. Os pesquisadores descobriram que a velocidade máxima de corrida pode aumentar em mais de 50% usando um dispositivo exoesqueleto tipo catapulta, que não fornece energia externa. Eles descobriram o potencial oculto do aumento do desempenho humano por meio de exoesqueletos robóticos não energizados. Isso levará a uma nova geração de dispositivos de aumento desenvolvidos para esportes, operações de resgate e policiais, onde os humanos podem se beneficiar do aumento da velocidade do movimento.

A velocidade máxima da corrida humana, 12,3 m / s, é quase a metade da velocidade máxima do ciclismo, 21,4 m / s, apesar de ambos os movimentos serem movidos a energia humana. A velocidade mais baixa da corrida sugere que os humanos têm uma capacidade de fornecimento de energia inexplorada, que pode ser usada no ciclismo, mas não pode ser usada para uma corrida mais rápida.

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Andar de bicicleta é mais rápido do que correr em parte porque
(i) o movimento de rolamento das rodas evita que as perdas de energia colisional subam, mas também porque
(ii) rodas podem suportar o peso do corpo no lugar das pernas enquanto
(iii) os pedais permitem que o ser humano forneça energia continuamente no ar, em vez de intermitentemente quando a perna estiver no chão.

Esses três recursos permitem que a bicicleta dobre a velocidade máxima de corrida, apesar de não fornecer energia externa e adicionar peso ao ser humano. Os mesmos recursos podem levar a novos dispositivos de aumento que podem aumentar a velocidade de corrida usando energia humana inexplorada, sem rodas ou energia externa.

A corrida aumentada poderia teoricamente permitir ao ser humano fornecer energia 96% do tempo total do passo (triângulos pretos), semelhante ao que é analiticamente previsto pelo modelo de massa de mola (linha azul). Se isso fosse possível, o tempo para fornecer energia na corrida aumentada poderia ser superior a 20% na corrida natural e 50% na patinação no gelo e estaria próximo do limite contínuo de 100% no ciclismo.

A velocidade máxima seria de cerca de 20,9 metros por segundo ou cerca de 46 milhas por hora. Ficar no meio do caminho entre a corrida humana e o ciclismo seria de 38 milhas por hora.

A ação da catapulta precisa de um elemento de armazenamento de energia, por exemplo, tendão em animais ou mola em robôs. Primeiro é pré-carregado no ar por um atuador, músculo ou motor e, em seguida, é usado para empurrar o solo mais rápido do que o atuador poderia fazer sozinho. Enquanto uma catapulta típica que usa uma mola de rigidez fixa pode amplificar a força e a força de um membro, não pode mudar sua rigidez conforme necessário para redirecionar o movimento vertical e acelerar o movimento horizontal do ser humano em velocidades diferentes. A corrida aumentada requer o uso de uma catapulta de rigidez variável.

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O melhor sistema de mola precisaria transferir toda a energia fornecida pelas pernas no ar para acelerar o movimento do corpo para a frente no chão. Se a energia for fornecida apenas 60% do tempo total da etapa, a velocidade máxima reduzida da corrida aumentada, 18 m / s.

A velocidade máxima teórica de 20,9 m / s precisaria de molas para armazenar energia de 930 J e pesar não mais de 1,5 kg e a rigidez da mola deve atingir uma ordem de magnitude além da rigidez máxima da perna em corrida natural.

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As molas de rigidez variável podem ser projetadas com uma ampla faixa de rigidez e os polímeros ou molas de ar reforçados com fibra de carbono têm alta capacidade de energia e são leves.

No entanto, as molas de rigidez fixa de última geração, feitas de fibra de carbono, oferecem apenas cerca de 150 J / kg, uma ordem de magnitude menor do que o necessário para atingir a velocidade máxima prevista da corrida aumentada.

Entrevista por e-mail com David Braun

Q Existe algum interesse comercial ou militar?
UMA Esperamos os dois. (Esta é a primeira vez que o trabalho é lançado.)

Q O sistema será implantado para teste?
UMAO protótipo está em andamento. Os testes começarão dentro de um ano.

QQual o preço do sistema? (Saiba que você não tem isso no momento – fique à vontade para ignorar ou teorizar sobre preços em potencial)

UMAO preço depende do benefício que o sistema oferece, semelhante às bicicletas (as bicicletas de corrida custam significativamente mais do que as de lazer). Os sapatos de catapulta custam mais do que uma bicicleta, pois exigem um componente de alta tecnologia, uma mola programável, em vez da transmissão de engrenagem.

QQuais são os nichos mais promissores para o exoesqueleto? (Na sua opinião!) Bicicletas, bicicletas sujas e elétricas, as bicicletas dobráveis ​​podem fornecer uma velocidade de 50 a 100 mph com a capacidade de transportar cargas. Além disso, existem carros, etc. As bicicletas elétricas podem atingir essas velocidades máximas.

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UMAAs pessoas estão obcecadas com novos dispositivos de aumento de desempenho.
Sapatos de catapulta que permitem locomoção rápida de pernas podem ser vantajosos para sistemas com rodas no ambiente urbano.

Sapatos de catapulta podem iniciar um novo esporte (nas Olimpíadas) semelhante a patins de gelo e bicicletas.

Os sapatos de catapulta não são alternativas aos carros que usam motores para se mover rapidamente, sem fornecer um benefício ao corpo.

Os sapatos de catapulta promovem um estilo de vida saudável e podem beneficiar a sociedade em geral.

FONTES- Universidade de Vanderbilt, Avanços da ciência, Wikipedia, Entrevista por e-mail David Braun
Escrito por Brian Wang, Nextbigfuture.com

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