Chinese onderzoekers hebben een wereldprimeur bereikt met de ontwikkeling van een draagbaar onderwater exoskelet dat de kniebeweging van duikers ondersteunt. Deze vooruitgang in draagbare robotica kan leiden tot verbeterde menselijke prestaties tijdens onderwateractiviteiten.
Het exoskelet is ontwikkeld door een team van de Peking-universiteit onder leiding van professor Wang Qining. Men verwacht dat deze technologie de fysieke belasting van duikers vermindert, met name het zuurstofverbruik en de spierinspanning.
“Door de fysieke belasting en het zuurstofgebruik voor duikers te verlagen, zou dit systeem de duiktijd kunnen verlengen, de veiligheid kunnen verbeteren en vermoeidheid kunnen verminderen,” merken de onderzoekers op.
Dit kan nieuwe mogelijkheden openen voor toepassingen op het gebied van marien onderzoek, onderwaterconstructie en de training van professionele duikers.
De Uitdaging van de Diepe Zee
Mensen hebben zich ontwikkeld tot efficiënte wandelaars op het land. Deze evolutionaire route heeft hen echter inefficiënt gemaakt als duikers, wat resulteert in een groter energieverbruik om dezelfde afstand onder water af te leggen.
De aquatische omgeving vormt grote obstakels voor onderwatermobiliteit en zelfs voor de succesvolle aanpassing van hulpmiddelen. Beweging onder water vereist veel meer energie dan wandelen op het land, omdat duikers voortdurend rekening moeten houden met waterweerstand. Deze constante strijd beperkt de uithoudingsvermogen en operationele reikwijdte van de duiker.
Hoe de Technologie Werkt
Het innovatieve apparaat is een bilateraal kabelgestuurd onderwaterknie-exoskelet. Het werkt door in realtime assistentie te bieden aan de knieën, specifiek gericht op de flutterkick – de primaire voortbewegingsmethode voor vergde duiken.
Bovendien stellen geavanceerde bewegingssensoren en op kracht gebaseerde controle het systeem in staat om soepel samen te werken met de natuurlijke bewegingen van de duiker. De effectiviteit van het exoskelet werd gevalideerd in tests met zes ervaren duikers. Wanneer het aangedreven exoskelet werd gebruikt, lieten de duikers verbeteringen zien in efficiëntie vergeleken met duiken zonder het apparaat.
De duikers conserveerden meer lucht, met een opmerkelijke daling van 22,7 procent in verbruik. Verder werd de fysieke belasting van de beenspieren verminderd, wat blijkt uit een daling van 20,9 procent in de activatie van de quadriceps en een daling van 20,6 procent in de activatie van de kuitspieren.
Belangrijk is dat de duikers zich goed aanpasten aan de mechanische hulp, waardoor ze natuurlijke bewegingspatronen vertoonden, wat gezamenlijk leidde tot een significante verbetering van hun algehele energiehuishouding onder water. Bij toepassing kan het exoskelet de duikprestaties verbeteren en de fysieke belasting voor de gebruiker verminderen.
Praktische Toepassingen en Toekomstige Inzichten
In zijn onmiddellijke gebruik kan het praktische waarde bieden voor taken zoals marien onderzoek en complexe onderwateroperaties. De impact van deze technologie reikt echter verder dan de huidige toepassingen. Het apparaat biedt ook nieuwe en waardevolle inzichten op het gebied van technieken voor duikertraining en menselijke onderwaterbiomechanica, en biedt een hulpmiddel voor het bestuderen en optimaliseren van beweging in aquatische omgevingen.
Vorige ontwikkelingen op dit gebied omvatten de uitgave van ontwerpen voor biologisch geïnspireerde aquatische exoskeletten. Deze robotpakken waren bedoeld om de kracht van de gebruiker te verbeteren en hen in staat te stellen de zeer efficiënte zwemstijlen van zeedieren zoals pinguïns, dolfijnen en schildpadden na te volgen.
