A hatékony járás titka

Elég csak egy pillantást vetnünk Monty Python Hülye járások minisztériuma című gegjére s máris világossá válik, hogy az ember (legalábbis a brit komikusok) hány és hányféle módot bír kiagyalni arra, hogy egyik pontból eljusson a másikba. S hogy miért is nem távol ugrunk a buszmegállóig vagy szökdécselünk le a zöldségeshez? Új kutatások azt állítják, hogy komoly biomechanikus okok alapján választjuk meg szituációktól függően járásunk módját, s az e téren végzett további vizsgálatok abban lehetnek a tudomány segítségére, hogy hatékonyabb művégtagokat tervezzenek s talán abban is, hogy emberszerűbb robotokat hozzanak létre.

Korábbi futópadon végzett kísérletek alapján a tudósok megállapították, hogy amikor az emberek 2-3 méteres percenkénti sebességgel haladnak, folyamatos átmenetet képeznek a futás és a gyaloglás között. Ilyen sebesség mellett azért érezzük természetesnek a járásunk változtatását, mert a test és az agy automatikusan arra törekszik, hogy minimalizálja azt az energiát, amit az egyik helyről a másikra jutásra fordítunk. 2,3 m/s alatti sebesség esetén kevesebb energiába kerül a gyaloglás, ugyanakkor ha túllépjük ezt a határ takarékosabb futásra váltani.

Egy olyan futópad, azonban, amely meghatározza járásunk sebességét, talán nem a legalkalmasabb arra, hogy modellezzük, hogyan mozgunk, amikor a környéken sétálgatunk. Az Ohio Állami Egyetem Mozgás Laborjának kutatói azt vetették fel, hogy ösztönösen mozgunk-e olyan módon a világban, amellyel minimalizálhatjuk az energiaráfordítást. Hogy ezt kiderítsék, egy csoport egészséges embert kértek meg arra, hogy folyosókon illetve járdákon haladva, adott időn belül tegyenek meg 250 métert.

A kutatócsapat a Journal of the Royal Society Interface című lapban közzétett eredményei szerint a kísérlet hasonló végeredménnyel zárult, mint a korábbi futópados teszt: az emberek következetesen a gyaloglás mellett döntöttek, amikor 2 m/s-nál lassabban kellett haladniuk ahhoz, hogy elérjék céljukat az adott időn belül, ám amikor 3 m/s vagy annál gyorsabb haladásra volt szükség, futni kezdtek. Ám e két állapot közötti átmenet - amelyet a kutatásban résztvevő gépészmérnök "alkonyzónának" nevez - folyamán az emberek hajlamosak voltak vegyíteni a két járást. Annak ellenére, hogy a futással illetve gyaloglással töltött idő személyenként változott, a végső eredmény épp az elvártak szerint alakult: az emberek tudattalanul minimalizálják az A pontból a B pontba való eljutással járó energiaráfordítást.

A tanulmány a biomechanika szempontjából épp egy kritikus időszakban készült. John Bertram összehasonlító biomechanikus, a kanadai Clagaryi Egyetem munkatársa szerint ugyanis korábban már megfigyelés és leírás alapján tanulmányozták az emberi járást, ám arra soha nem tettek kísérletet, hogy megértsék  a mögöttes mechanizmusokat. Ez a mostani tanulmány azonban precíz matematikai állításokat fogalmaz meg annak érdekében, kísérletileg tesztelni lehessen a mozgásról alkotott különböző elméleteket.

A feltételezések szerint tehát azt a mozgásformát érezzük a legtermészetesebbnek, amely adott sebesség esetén a lehető legkevesebb energiát emészti fel. Ezek alapján lehetséges, hogy ha a mérnökök úgy programozzák a kétlábú robotokat, hogy azok előnybe részesítsék az energiaminimalizációt, az azt eredményezheti, hogy a robotok sokkal emberszerűbben járnak majd.

Addig is azonban a kutatók azt szeretnék elérni, hogy eredményeiket a művégtagok fejlesztéséhez használják fel. Lehetséges ugyanis olyan módon hangolni ezeket az eszközöket, hogy az energiafelhasználás minimálisra csökkenjen, amely által a protézis nemcsak természetesebbnek hat, hanem még használója életminősége is javulhat.

Forrás: www.wired.com