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太笨重太不舒服?哈佛这款外骨骼解决了两大难题

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导语:测试中的新款软体外骨骼可以一次解决这两大问题,同时还能在行走时降低用户23%的代谢值。

大壮旅

笨重和佩戴不舒服这两大难题,哈佛的这款外骨骼都解决了

雷锋网(公众号:雷锋网)按:本文来自wird,作者NICK STOCKTON,由雷锋网编译。

虽然对许多人来说每天走完一万步在朋友圈里排进前几名并不困难,但对于那些以变态步数长期霸占朋友圈(靠行走吃饭的人)和腿脚不方便的人来说,走路或者慢跑真的是件无比糟心的事。

不过,我们现在有了机械外骨骼,它能帮许多人重圆站起来四处行走的梦想,但这种沉甸甸硬邦邦的产品穿起来非常笨重,用久了疲劳感比自己靠11路行走都要大。除了自重惊人,这种机械外骨骼动起来之后与人类行走方式也有差别,你必须去适应它,如果长期佩戴,脱下后恐怕就不会正常走路了。

不过,测试中的新款软体外骨骼可以一次解决这两大问题,同时还能在行走时降低用户23% 的代谢值。(方便糖尿病人)。

人类双足行走是一步步进化而来的,从形态上来看我们每走一步都是在做撑杆跳高的动作,你的大多数肌肉会在行走时发力,避免自己摔倒。

“当一切工作正常时,这是一个完美的系统。不过,如果一个人患了帕金森、中风或者脑瘫之类的疾病,其走路方式就会变成病理性步态,虽然看起来奇怪,但这也是为了用不同的方式完成前进的动作。”哈佛大学生物实验室研究生Brendan Quinlivan说道。

笨重和佩戴不舒服这两大难题,哈佛的这款外骨骼都解决了

就拿中风病人来说,他们中许多人会患上足下垂,想动动脚趾都是个难事。“为了继续前行,他们只能不断摆动双脚,但即使这样他们也很难走直线。”Quinlivan说道。

生物设计实验室机器人专家的目标是用外骨骼给这些人提供最大帮助。Quinlivan表示:“脚踝的运动需要潜在肌肉组织的力量。”从生理学上来说,行走时脚踝要发生背屈,但垂足病人通常小腿前腔室肌肉无力。所以,该实验室的研究人员就希望从外部为病人提供这股力量。他们利用钢丝绳、特制的鞋子和小腿护带将测试人员的脚后跟和小腿连在一起。

不过,这样用力的还是脚踝,但真正高效的步伐需要调动全身的肌肉和膝盖处的肌腱,并通过臀部来稳定腿部动作。所以,研究人员又做了一个骨盆带,随后用袜带将其与脚踝带相连(每个腿用两条袜带)。完成生物连接后,研究人员为整套系统安装了传感器,它们能探测测试人员的峰值消耗,并在正确时刻为测试人员提供摇摆辅助。

整套软体外骨骼设计完成后,七位测试人员(健康人)全部穿戴整齐开始在跑步机上接受测试。研究人员重点测试了他们在四级机械辅助下(提供10%-38% 的脚踝助力)的代谢率,结果显示这套系统最大能降低测试人员23% 的代谢率。

笨重和佩戴不舒服这两大难题,哈佛的这款外骨骼都解决了

不过,也别着急鼓掌,这款产品虽然好用但现在槽点也不少。首先,如果带上驱动电机和电池,这款软体外骨骼的重量会从2.2磅飙升至17磅(约合7.7公斤),重量会成为用户的一大负担。

除了要解决整套外骨骼的重量问题,研究人员还在寻找外骨骼是如何帮助测试人员降低代谢率的,毕竟脚踝摆动辅助器只能轻微的改变用户的行走姿态。“所以,我们无法肯定代谢率的降低是来自步态的改变还是托了外骨骼辅助的福。”生物设计实验室的Sangjun Lee说道。

一旦他们想出了这些问题的解决方法,软体机械外骨骼就能在多个领域发光发热。“该项目的研发资金来自美国国防部高级研究计划署(DARPA),”Quinlivan说道。“未来它们能帮助士兵轻松负重行军50-100英里(约合80 -160千米)。”此外,消防员和工厂工人等体力劳动者也能因此受益。

Via. Wired

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