Бег может быть легким, с каждым приятным и легким шагом, или может быть трудным, с каждым сложным шагом. В любом случае, человеческое тело постоянно калибруется и делает микроскопические поправки, чтобы мы не упали.

Бегуны постоянно — и неосознанно — вносят небольшие поправки в форму бега, чтобы поддерживать свое тело в вертикальном положении, это было обнаружено в недавнем исследовании.

« Кто-то может подумать, что бег — это просто повторение одинаковых шагов, и это может показаться невооруженным глазом , — сказал Нидхи Ситхапати, ведущий автор исследования. « Но на самом деле есть некоторые действительно маленькие ошибки, которые случаются, когда вы бежите, и вы должны постоянно вносить исправления, чтобы избежать падения. Наши мышцы и чувства не идеальны, что приводит к ошибкам. Если мы не исправим эти ошибки, мы сделаем сами, мы упадем. Наше исследование исследует, как люди исправляют эти ошибки . »

Исследование было частью докторской диссертации Ситапати по механике и аэрокосмической технике в Университете штата Огайо и было опубликовано ранее в этом месяце в журнале eLife . С тех пор он получил постдокторскую должность в Университете Пенсильвании.

« Задачи, которые ваше тело выполняет почти бессознательно, сопровождаются всеми этими маленькими движениями », — сказал Манодж Сринивасан, соавтор исследования и доцент кафедры машиностроения и аэрокосмической техники в штат Огайо. » Эти маленькие движения были тем, что мы пытались понять. »

Чтобы понять, как люди бегают без падений, исследовательская группа посадила добровольцев на беговую дорожку и провела их с тремя разными постоянными скоростями. Команда контролировала и измеряла движение в туловище каждого бегуна, положение каждого шага и силу, с которой нога толкает землю. Добровольцы были средними бегунами — не диваны, но даже не марафонцы.

Они обнаружили, что эти бегуны автоматически исправляли небольшие отклонения в движении их туловища — их центра масс — внося небольшие исправления в точку, где приземлился каждый шаг, внося крошечные корректировки в величину силы, с которой их нога упала на землю . Ситхапати и Шринивасан обнаружили, что они могут предсказать, как бегуны изменят свои успехи или силу, заметив изменения в положении своих торсов.

Они также обнаружили, что бегуны в целом исправили недостатки на этапе своего следующего шага, указав, что человеческое тело способно «регулировать» свой темп, чтобы он оставался в вертикальном положении. И их исследование показало, что недостатки в ошибочном шаге, которые могли бы привести к падению бегуна в сторону, были исправлены быстрее, чем ошибки, которые могли бы привести к падению бегуна вперед или назад.

Ни одна из ошибок, рассмотренных в этом исследовании, не включала внешние факторы: например, дыра в полу или корень дерева на дорожке. Но то, что они показали, — это отличная способность человеческого тела держаться на ногах во время движения — то, с чем роботы, как правило, пытаются справиться.

» Мы пытаемся работать на стыке робототехники и человеческого движения», — сказал Ситхапати , — «в том смысле, что мы используем метрики, которые традиционно используются в робототехнике для человеческого движения, и затем они рисуют вдохновение от людей, чтобы сообщить роботизированное движение «.

Результаты исследования могут быть использованы для разработки роботов, которые могут ходить или бегать без опрокидывания, или для создания экзоскелета, который более интуитивно движется с человеческим телом, сказал Сринивасан.

» С точки зрения движения люди намного превосходят нынешних роботов», — сказал Сринивасан. «Наше исследование — это своего рода обратная инженерия человеческого тела, чтобы понять как люди и животные управляют своим телом для выполнения этих невероятных задач, в то время как ходьба и бег могут не казаться удивительными для людей — потому что это то, что почти все люди делают почти каждый день — было много технических проблем для сделать робота, способного ходить или бегать без падений, или построить, например, экзоскелет, который может помочь человеку восстановить движение при восстановлении после удара «.

Экзоскелет — это именно то, на что он похож: механический скелет или части скелета, которые люди носят, чтобы помочь человеческому телу сделать все, чтобы поднять тяжелые предметы, чтобы возобновить движение после травмы или удара.

Это исследование основано на предыдущих исследованиях в лаборатории Шринивасана, которые изучали пути, по которым люди ходят.