新式機(jī)械外骨骼 讓行走輕松省力

外骨骼真是風(fēng)頭正勁啊，雷鋒網(wǎng)多次報(bào)道：可以5年內(nèi)人類就能變身機(jī)器人，可以不增加負(fù)載卻提升運(yùn)動(dòng)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(xiàng)研究讓我們?cè)俅我娮R(shí)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(shí)7％的能量消耗，對(duì)于行走困難者或長(zhǎng)途跋涉的軍事人員，真是可以派上大用場(chǎng)呢。

研究報(bào)告合著者Gregory Sawicki，來自北卡州立大學(xué)，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(jìn)化的表現(xiàn)，可以通過人工技術(shù)得以改進(jìn)?！?/span>

獨(dú)到之處

其實(shí)，這并非研究人員第一次實(shí)現(xiàn)行走能耗的降低，2013年時(shí)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(dá)和電池組供電的外骨骼。但Sawicki和他的團(tuán)隊(duì)這次制作成功的外骨骼最獨(dú)到之處在于：不需要任何外部動(dòng)力。

工作原理

與大多數(shù)的肌肉不同，小腿肌肉的“啟動(dòng)”不是通過變短或收縮，而是在需要時(shí)，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?！澳愕纳眢w往前的動(dòng)力被轉(zhuǎn)換成彈簧的拉伸；彈簧抓住了你前進(jìn)動(dòng)作的勢(shì)能。這意味著，彈簧伸展時(shí)，人體的部分能量被轉(zhuǎn)移到彈簧上?！薄?/span>該器件非常輕，才300-500克，不會(huì)給行走帶來額外負(fù)重，不然靠它節(jié)省的力氣不就白費(fèi)了?！?/span>

同行們?nèi)绾慰创?/span>

荷蘭Delft 科技大學(xué)的生物力學(xué)工程師Heike Vallery雖沒有參與該項(xiàng)研究，但由衷地認(rèn)為“節(jié)約的能耗相當(dāng)驚人”。

密歇根大學(xué)生物力學(xué)工程師Art Kuo也認(rèn)為“結(jié)果可靠，但這僅僅是第一步，與醫(yī)療應(yīng)用還相距甚遠(yuǎn)。”

其他人則比較關(guān)心該器件的日常使用。密歇根大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程師Daniel Ferris表示：“目前尚不清楚該器件對(duì)于非循環(huán)動(dòng)作會(huì)有怎樣的作用，比如當(dāng)人們做出站立、轉(zhuǎn)身、站起、坐下等動(dòng)作時(shí)，它也許達(dá)不到節(jié)省能耗的效果。”不過他不否認(rèn)該器件對(duì)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(huì)有不適感。”脫下來以后，“會(huì)感覺腿變得沉重了，有些人需要五分鐘緩過來。”

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

路漫漫 其修遠(yuǎn)兮

該設(shè)計(jì)花了五年的時(shí)間，能走到今天這一步，與醫(yī)學(xué)成像技術(shù)的進(jìn)步密不可分。“2000年后，人們才開始使用超聲成像來解析肌肉的運(yùn)動(dòng)情況。得益于這些技術(shù)，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(jié)實(shí)，跑步時(shí)使用會(huì)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?，如電活性聚合物，也許可以改善。”

不過，如果你只是想散個(gè)步，外骨骼完全幫得上忙。喜歡登山、遠(yuǎn)足的人也許會(huì)試試?！暗覀冋嬲信d趣的是醫(yī)療應(yīng)用。鑒于醫(yī)療器械的法規(guī)，外骨骼投放市場(chǎng)時(shí)可能作為消遣裝置，最終產(chǎn)品售價(jià)應(yīng)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(xué)研究提供了很大的動(dòng)力，但是離現(xiàn)實(shí)還是有點(diǎn)遠(yuǎn)。而且，我們的目標(biāo)不是為超級(jí)英雄制作套裝。就算我們能夠建造鋼鐵俠，日常使用時(shí)會(huì)方便嗎？而且大部分的人負(fù)擔(dān)不起。我們希望可以造福大多數(shù)人?！?/p>

via: theverge

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