一项新的研究发现,如果您是士兵、消防员,甚至是徒步旅行者,一套新的软性机器人套装有一天可以帮助您搬运重物。
研究人员发现,这款可穿戴机器人或外骨骼套装,平均可减少约 7% 的能量消耗,同时搬运重物。研究人员表示,该套装还减少了髋关节、膝关节和踝关节的工作量,而且完全不影响人的步幅。
哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院教授、该研究的资深研究员康纳·沃尔什说:“我们的目标不是创建一个赋予某人超能力的系统,而是旨在长时间步行时提供少量帮助,以减少疲劳和受伤风险。”[仿生人:十大技术]
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沃尔什和他的同事们制造的外骨骼套装不同于刚性外骨骼,甚至不同于炫酷的钢铁侠式套装,它由纺织品和软性材料组成,可连接到人的腿部、腰部和背部。研究人员表示,这种软性套装不会妨碍人们的行动,使他们能够像没有负重一样行走。
用户只需穿上腰带、两条大腿部件和两条小腿带,这些部件通过电缆连接到背包上的两个电机。电机的能量通过电缆传输到套装,然后再传输回人体。
研究人员表示,这种能量随后会帮助髋关节和踝关节,这两个关节共同提供了人在行走时腿部关节产生的约 80% 的力量。
为了测试这款套装,研究团队检查了人们在三种不同情况下的运动情况:穿着关闭电源的套装、穿着开启电源的套装以及穿着关闭电源的套装,并从背包中移除套装的重量(14 磅或 6.5 公斤)。
七个人在跑步机上以 3.3 英里/小时(5.4 公里/小时)的恒定速度行走,同时携带相当于他们体重 30% 的负重。研究人员使用了动作捕捉技术和生理测量来研究人们在行走时的表现,研究人员说。
研究人员表示,之前的研究发现,当人们搬运重物时,小腿肌肉会更加努力地工作,主要是为了支撑负重和保持平衡。这种增加的肌肉活动与更高的代谢成本有关,这可能导致疲劳、机动性降低和整体性能下降。[观看外骨骼套装的视频]
研究人员表示,更重要的是,人们在搬运重物时更容易受伤。他们补充说,这套套装也很容易穿戴。
沃尔什在电子邮件中告诉《生命科学》杂志:“感觉腿部肌肉的工作量减少了,如果系统突然关闭,这种感觉会非常明显。”他还说,此外,这款外骨骼套装可以帮助军事人员、急救人员、康复中心的患者,当然还有徒步旅行者。
但不要指望很快就能在市场上看到这款外骨骼套装。沃尔什说,这仍然是一个研究项目,工程师们仍在调整设计。
他说:“一个很大的未知数是,身体的肌肉和肌腱如何对来自可穿戴机器人的外部帮助做出反应和适应。”“因此,试图了解穿戴者的神经运动系统如何反应的基础科学研究对于最大限度地发挥可以实现的益处非常重要。”
该研究于今天(5 月 12 日)在线发表在《神经工程与康复杂志》上。
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