新技術(shù)：美國科學(xué)家開發(fā)出能讓走路和跑步更輕松的動力服

6年前發(fā)布在 醫(yī)藥新技術(shù)

美國科學(xué)家開發(fā)出能在行走和跑步時協(xié)助伸展髖部，讓穿著者更省力的動力服(exosuit)。這種動力服由腰部和大腿上的織物部件，以及下背部由演算法控制的制動系統(tǒng)組成。
根據(jù)Wyss Institute報道，該研究團隊成員來自哈佛大學(xué)(Harvard) Wyss生物啟發(fā)工程研究所(Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering)、John A. Paulson工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院(SEAS)、內(nèi)布拉斯加州大學(xué)奧馬哈分校(University of Nebraska Omaha)。

新技術(shù)：美國科學(xué)家開發(fā)出能讓走路和跑步更輕松的動力服-肽度TIMEDOO

研究人員表示，平均而言，在跑步機上進行室內(nèi)測試中，穿著該動力服的受測者行走代謝率降低了9.3%，跑步的代謝率降低了4%。而該動力服在上坡行走、不同的行走速度和室外測試期間也表現(xiàn)良好。

這款動力服是作為美國國防高級研究計劃局(DARPA) Warrior Web計劃的一部分而開發(fā)，是該團隊多年研究和優(yōu)化軟型外骨骼技術(shù)的成果。與其過去的多關(guān)節(jié)動力服相比，這款動力服設(shè)計更簡單、重量更輕，僅5公斤，且其重量的逾90%靠近身體的質(zhì)心。

它透過電纜制動系統(tǒng)協(xié)助穿著者。制動線纜在腰帶和大腿包裹物之間施加張力，以在髖關(guān)節(jié)處產(chǎn)生外部延伸扭矩。研究人員表示，這種集中重量的方法，結(jié)合靈活的服裝介面，最大限度地減少了對穿著者的能量負擔(dān)和運動限制。

該團隊須解決的主要挑戰(zhàn)是動力服需能區(qū)分步行和跑步步態(tài)，并相應(yīng)地改變其制動設(shè)定檔，并在步態(tài)週期的正確時間提供適當(dāng)助力。

在行走過程中，身體質(zhì)心(質(zhì)心所在的位置、質(zhì)量中心)會在腳跟踩到地面后向上移動，然后在站立階段的中間達到最大高度，并在站立階段結(jié)束時下降；在跑步中，質(zhì)心的運動恰好相反。它在站立階段的中間下降到最小高度，然后重新向上移。

研究人員指出，他們利用這些生物力學(xué)見解來開發(fā)步態(tài)分類演算法。通過使用感測器監(jiān)測個體質(zhì)心的加速度，能穩(wěn)健可靠地檢測步態(tài)之間的轉(zhuǎn)換。一旦檢測到步態(tài)轉(zhuǎn)換，動力服會自動調(diào)整其制動設(shè)定檔的時間，以協(xié)助其他步態(tài)。

該團隊正致力于進一步減輕動力服的重量、增加個性化協(xié)助和提高易用性，好繼續(xù)將其應(yīng)用于一系列應(yīng)用，包括協(xié)助有步態(tài)障礙的人、從事易受傷的體力活的工人，或是愛好運動的人士。