個性化外骨骼讓你走路更省力

2017.07.14 09:00AM
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草根影響力新視野 編譯 鍾藝

來源 https://www.livescience.com

Customizable 『Smart』 Exoskeleton Learns from Your Steps

BON

圖片來源:百度

對於很多人來說,並不熟悉外骨骼。這個捆綁或者附著於身體的機械,到底能幫人實現什麼功能呢?其實,外骨骼結構並不是只給身體殘缺人士使用的,它是一個相對來說較為小眾的機器人。目前外骨骼的應用已經從醫療和軍事拓展到了日常生活。比如,企業可以通過為員工配備外骨骼來增加員工的生產效率,從某種角度來看,外骨骼讓人類能夠適應更緊張的工作環境,也讓人類扮演了自動化中樞控制系統的角色。

最新的一項研究報告顯示,外骨骼可以根據不同佩戴人的身體情況來個性化定製,更好的輔助穿戴人的行動。

研究團隊成員卡內基梅隆大學(CMU)機械工程系博士Rachel Jackson表示,他們讓11個健康人參與了單側腳踝外骨骼助力研究。腳踝外骨骼助力的原理是:當人腳蹬地時,外骨骼的腿支架會通過一條繩索拉動腳支架的後部,也就是人的腳後跟部分,從而讓腳支架的前部即人的前腳掌部分蹬地力量得到增加,最終實現省力的目的。

實驗中,研究人員讓11個實驗參與者在穿戴外骨骼的同時也佩戴測量氧氣和二氧化碳(CO2)水平的面罩,該面罩可以幫助研究人員相對精確的測量實驗參與者消耗了多少能量。之後,研究人員將外骨骼中的32種輔助走路模式以每2分鐘更換一次的頻率都讓實驗參與者體驗,然後從中挑選出最合適參與者的模式,這些不同的模式其實是腳在走路時不同部位用力時受力大小的組合。現在需要一個多小時的時間來進行32種模式的測試,研究人員們還將近一步的優化,用更短的時間來完成外骨骼個性化的過程。

最終研究人員發現,被個性化定製了輔助模式的外骨骼可以讓外骨骼穿戴者多節省25%的體力,這樣的一個數字很是可觀。

研究人員表示,外骨骼本身就有重量,雖然他們都是出於幫助人更好的行動而設計,但其實不同人的身體情況都千差萬別,如果不能和身體自有的關節和發力點很好的協同,外骨骼的作用會適得其反,不僅不能正向幫助,還會對身體造成慢性傷害。

相比於標準化外骨骼,根據每個人的身體特質而個性化定製的外骨骼可以更好的幫助人們減輕負擔,可以讓人們跑得更快或者在走路時消耗更少。這項技術對於身體有殘缺的人來說更是大有益處,穿戴上了個性化外骨骼,他們的行動可能會比身體健全時更為敏捷和輕鬆。

在取得腳踝外骨骼個性化的成就後,該研究團隊還將進一步擴展對外骨骼的優化工作,他們下一步會研發出整個下半身的個性化外骨骼,讓外骨骼的個性之路走的更遠。

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