@ 2017.01.23 , 13:00

减少走路消耗的机器外骨骼

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如同一台精密运转的机器,人体也是高效运作的体现。我们走路时手臂摆动的速度、幅度、距离都是为了让我们在一定的能量消耗中达到最大的行走距离。

但在新兴的软机器人领域,科学家们却很难将这种极致的操控模式复制出来。科学家们梦想有一天,机器人外骨骼能够帮助生病的孩子再次行走,让上了年纪的老人重新拥有强健的体魄。只要这些机械能够像我们的身体一样进行高效的移动,那这一切就不再只是梦想。

现在,哈佛大学的研究人员觉得自己已经发现了这一切的关键所在:机器脚踝。

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是的,这看起来就像是高科技膝盖支架,但是关键性的创新之处在于将外骨骼的机械力直接作用在踝关节上。

机械外骨骼通常使用柔软的材料制作人造肌肉,从而帮助人体受力,让身上的真实肌肉处于休息状态,以达到增强人体功能的目的。机械骨骼负载越多,相对的,人体的受力就越小。但是大部分模型都具有沉重的电池和马达,以及难受的框架,让行走变得异常困难。哈佛大学的研究人员想要在外骨骼上增加更多的负载,所以他们将研究目标转向了人类的步态。

研究人员让健康的成人佩戴着外骨骼在跑步机上行走,通过观察,他们发现机械脚踝能够给使用者提供最大的帮助。机械踝关节能够促使步行者进行自然的步态,同时帮助髋关节进行运动。研究人员在《Science Robotics》杂志上发表的一篇论文中写道,根据实验记录,这款机械外骨骼能够帮助人们节省23%的能量消耗。

研究还只是处于初步阶段,我们依旧面临着很多问题。比方说,我们尚不清楚对于髋关节和踝关节提供的机械力支持,能不能将省力发挥到极致。但在很多衰弱性疾病,例如帕金森症中,普通的行走都会变得极其消耗体能。所以对于这部分人来说,这项研究的成功可能意味着生活质量的巨大改善。

传送门: 《Science Robotics》, DOI: 10.1126/scirobotics.aah4416

本文译自 gizmodo,由译者 千里之外 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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