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新式機械外骨骼 讓行走輕松省力

本文作者: 湯敏 2015-04-02 14:09
導語:不會夸張到可以讓你草上飛、水上漂,但是的確可以讓你行走更輕松、更省力。嘿,我們畢竟不是武林高手,科學家也不是神仙。

新式機械外骨骼 讓行走輕松省力

外骨骼真是風頭正勁啊,雷鋒網(wǎng)多次報道:可以5年內(nèi)人類就能變身機器人,可以不增加負載卻提升運動能力,可以讓你飛檐走壁

如今外骨骼大家庭又添新人。無需使用外部電源就可以讓行走更加輕松省力?是的,發(fā)表在《自然》雜志上的一項研究讓我們再次見識到了外骨骼的力量。

只需要在普通跑鞋上套上靴筒般的外骨骼即可減少行走時7%的能量消耗,對于行走困難者或長途跋涉的軍事人員,真是可以派上大用場呢。

研究報告合著者Gregory Sawicki,來自北卡州立大學,他興奮地表示:“我們通過研究發(fā)現(xiàn),直立行走——人類高度進化的表現(xiàn),可以通過人工技術得以改進?!?/span>

獨到之處

其實,這并非研究人員第一次實現(xiàn)行走能耗的降低,2013年時利用空氣壓縮系統(tǒng)就曾減少6%能耗。 其他人也研發(fā)出了依靠馬達和電池組供電的外骨骼。但Sawicki和他的團隊這次制作成功的外骨骼最獨到之處在于:不需要任何外部動力。

工作原理

新式機械外骨骼 讓行走輕松省力

與大多數(shù)的肌肉不同,小腿肌肉的“啟動”不是通過變短或收縮,而是在需要時,為跟腱的伸展和反沖提供剛性連接。這正是外骨骼通過“彈簧與離合器系統(tǒng)”來完成的工作。“你的身體往前的動力被轉換成彈簧的拉伸;彈簧抓住了你前進動作的勢能。這意味著,彈簧伸展時,人體的部分能量被轉移到彈簧上?!薄?/span>該器件非常輕,才300-500克,不會給行走帶來額外負重,不然靠它節(jié)省的力氣不就白費了?!?/span>

同行們?nèi)绾慰创?/span>

荷蘭Delft 科技大學的生物力學工程師Heike Vallery雖沒有參與該項研究,但由衷地認為“節(jié)約的能耗相當驚人”。

密歇根大學生物力學工程師Art Kuo也認為“結果可靠,但這僅僅是第一步,與醫(yī)療應用還相距甚遠?!?/p>

其他人則比較關心該器件的日常使用。密歇根大學生物醫(yī)學工程師Daniel Ferris表示:“目前尚不清楚該器件對于非循環(huán)動作會有怎樣的作用,比如當人們做出站立、轉身、站起、坐下等動作時,它也許達不到節(jié)省能耗的效果?!辈贿^他不否認該器件對于老年人,或是有不完全性脊髓損傷,或是多發(fā)性硬化癥的人能夠帶來的幫助。

可能給身體帶來的影響

使用該器件不是很辛苦,“如果只是使用20分鐘左右,大多數(shù)人都感覺與腿融為一體,不會有不適感?!泵撓聛硪院螅皶杏X腿變得沉重了,有些人需要五分鐘緩過來?!?/p>

長期使用該器件會給身體帶來怎樣的影響,還有待進一步研究。想想那些長期坐在輪椅上的人,腿部肌肉會退化,所以這個問題不得不思考?!叭绻L期使用外骨骼,腿的形態(tài)也許會發(fā)生變化,目前還不好說?!?/span>

路漫漫 其修遠兮

該設計花了五年的時間,能走到今天這一步,與醫(yī)學成像技術的進步密不可分?!?000年后,人們才開始使用超聲成像來解析肌肉的運動情況。得益于這些技術,我們能夠看到小腿肌肉和跟腱表現(xiàn)得像離合器和彈簧?!?/span>

外骨骼不能做的事情還很多,“而且不太結實,跑步時使用會斷裂。”研究人員必須找到加固的方法,使其承受更大的沖擊?!笆褂闷渌牧希珉娀钚跃酆衔?,也許可以改善?!?/p>

不過,如果你只是想散個步,外骨骼完全幫得上忙。喜歡登山、遠足的人也許會試試?!暗覀冋嬲信d趣的是醫(yī)療應用。鑒于醫(yī)療器械的法規(guī),外骨骼投放市場時可能作為消遣裝置,最終產(chǎn)品售價應該不到1000美元?!?/p>

目前,這款外骨骼還沒有正式命名。“我喜歡科幻類的東西,它為科學研究提供了很大的動力,但是離現(xiàn)實還是有點遠。而且,我們的目標不是為超級英雄制作套裝。就算我們能夠建造鋼鐵俠,日常使用時會方便嗎?而且大部分的人負擔不起。我們希望可以造福大多數(shù)人?!?/p>

via: theverge

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