En ny lättvikt, lågprofilerade och billiga fotleds exoskelett kan användas i stor utsträckning bland äldre människor, de med nedsatt muskelstyrka i underbenen och arbetare vars jobb kräver betydande promenader eller löpning.

Utvecklad av Vanderbilt mekaniska ingenjörer, enheten tros vara det första exoskelettet för fotleden som kunde bäras under kläder utan att begränsa rörelsen. Det kräver inga ytterligare komponenter som batterier eller ställdon som bärs på rygg eller midja.

Studien, publicerad online av IEEE Transactions on Neural Systems &Rehabilitation Engineering , bygger på ett framgångsrikt och brett citerat fotledsexoskelettkoncept från andra forskare 2015.

"Vi har visat hur ett kraftlöst fotledsexoskelett kan designas om för att passa under kläder och inuti/under skor så att det mer sömlöst integreras i det dagliga livet, sa Matt Yandell, en maskiningenjör Ph.D. student och huvudförfattare till studien.

I ett betydande designframsteg, teamet uppfann en kraftlös friktionskopplingsmekanism som passar under foten eller skon och inte är tjockare än en vanlig skoinnersula. Den kompletta enheten, som inkluderar en mjuk skafthylsa och hjälpfjäder, väger drygt ett kilo.

Det kraftlösa ankelexoskelettet kostar mindre än $100 att tillverka, utan att ta hänsyn till optimerad design för tillverkning och stordriftsfördelar.

"Vår design är lätt, låg profil, tyst, använder ingen motor eller batterier, det är låg kostnad att tillverka, och anpassar sig naturligt till olika gånghastigheter för att hjälpa fotledsmusklerna, sade Karl Zelik, biträdande professor i maskinteknik och senior författare på studien.

Zelik kommer att presentera detta arbete nästa vecka på Wearable Robotics Association Conference i Phoenix, Arizona.

De potentiella tillämpningarna är breda, från att hjälpa åldrande människor att hålla sig aktiva till att hjälpa fritidsvandrare, vandrare eller löpare, han sa.

"Det kan också hjälpa till att minska tröttheten i yrken som involverar mycket promenader, såsom post- och lagerarbetare, och soldater på fältet, " sa Zelik.

Joshua Tacca, BE'18, är också medförfattare. Han är nu doktorand vid Institutionen för integrativ fysiologi vid University of Colorado-Boulder. Flera andra Vanderbilts ingenjörsstudenter bidrog också till enhetens design och pilottestning.