Группа учёных, возглавляемая Максом Донеланом (Max Donelan) из лаборатории университета Саймона Фрейзера, изучающей способность человека к передвижению (Locomotion Lab), создала небольшое наколенное устройство, которое способно эффективно переводить малую толику сил, затрачиваемых на ходьбу, в электричество для портативной электроники.

Известно, что весит одно такое устройство чуть меньше полутора килограммов. Пара же таких "наколенников" (на правой и левой ноге) вырабатывает порядка пяти ватт мощности. Этого вполне достаточно, чтобы подзаряжать десять сотовых телефонов одновременно.

Интересно, что генератор включается не постоянно. Принцип его действия схож c процессом, происходящим при замедлении в гибридных авто: во время торможения ДВС выключается, а электромотор превращается в генератор и возвращает кинетическую энергию машины в аккумулятор.

Тесты проводили на шести мужчинах, которые шагали по обычной бегущей дорожке в течение часа (со скорость от 2,5 до 3,5 километров в час) (фото Simon Fraser University).

Когда человек делает шаг, то сначала он заносит ногу, потом разгибает колено. Затем подколенное сухожилие (находится на задней части бедра) и связанные с ним мышцы активируются, чтобы притормозить ногу перед приземлением. Именно в этот момент генератор вступает в ход, собирая "отрицательную" энергию торможения ноги.

В пресс-релизе университета приведён и другой пример (чтобы было легче понять, откуда берётся энергия). Попробуйте поднять руку над головой, а затем максимально расслабиться и отпустить её, чтобы она свободно упала вниз. Несмотря ни на что ваша рука не упадёт сама собой, как у тряпичной куклы, а определённые группы мышц всё же будут контролировать её движение (например, чтобы рука не ударилась об стол).

Учёные уверяют, за счёт этого принципа новое устройство никоим образом не усложняет процесс ходьбы. И в этом плане его можно считать незаметным. Кроме того, человек может идти с абсолютно любой скоростью. Смотрите видео на YouTube.

Вдобавок ко всему учёные хотят разработать систему, которая бы определяла, как и с какой скоростью шагает человек по той или иной поверхности, подстраиваясь, чтобы извлечь максимум пользы при минимальном затрачиваемом усилии (фото и иллюстрация Bionic Power).

Профессор кинезиологии Донелан предлагает множество применений новинки для тех людей, жизнь которых в большой степени зависит от портативных источников энергии. Например, для подзарядки батарей данное устройство (у которого пока нет официального названия) может быть использовано военными (или путешественниками) в дальних пеших походах и людьми с протезами конечностей.

Пока по мощности прибор Донелана уступает лишь рюкзаку, созданному Лоуренсом Ромом (Lawrence Rome) из университета Пенсильвании (Pennsylvania State University).

В 2005 году при загрузке этого рюкзака-генератора до 38 килограммов за счёт его скольжения при ходьбе вверх и вниз вырабатывалось порядка семи ватт мощности. Однако, несмотря на то что сейчас улучшенная версия способна выдавать до 20 ватт мощности, рюкзак по-прежнему надо чем-то загружать. А если у вас с собой нет вещей, и вы идёте налегке? С "коленными" генераторами в этом смысле всё гораздо проще.

Другие похожие устройства вырабатывают один ватт, если человек затратит около восьми "собственных" ватт. В то время как "наколеннику" требуется всего один ватт для выработки практически той же мощности. К тому же ходить человек может до 8 часов в день, тогда как никто не станет восемь часов в день крутить ручку динамо-машины.

Насколько тут учтено увеличение затрат энергии при ходьбе не от сопротивления электрогенератора, а просто от лишнего груза (самих "наколенников") – не вполне ясно. Своё изобретение, кстати, учёные описали в статье в журнале Science.

Для развития и коммерциализации проекта Донелан и его соратник Яд Гарша (Yad Garcha) создали фирму Bionic Power.

В дальнейшем исследователи намерены улучшить дизайн и уменьшить размеры устройства, а также перенести основную массу генератора выше по бедру, чтобы в движении он казался ещё легче.

Читайте также о том, как для выработки энергии использовали ботинки, и ещё об одном проекте рюкзака-генератора.