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

6年前發(fā)布在 醫(yī)藥新技術(shù)

美國(guó)科學(xué)家開發(fā)出能在行走和跑步時(shí)協(xié)助伸展髖部，讓穿著者更省力的動(dòng)力服(exosuit)。這種動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)組成。
根據(jù)Wyss Institute報(bào)道，該研究團(tuán)隊(duì)成員來(lái)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(guó)科學(xué)家開發(fā)出能讓走路和跑步更輕松的動(dòng)力服-肽度TIMEDOO

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

這款動(dòng)力服是作為美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局(DARPA) Warrior Web計(jì)劃的一部分而開發(fā)，是該團(tuán)隊(duì)多年研究和優(yōu)化軟型外骨骼技術(shù)的成果。與其過(guò)去的多關(guān)節(jié)動(dòng)力服相比，這款動(dòng)力服設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)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(guò)電纜制動(dòng)系統(tǒng)協(xié)助穿著者。制動(dòng)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(duì)穿著者的能量負(fù)擔(dān)和運(yùn)動(dòng)限制。

該團(tuán)隊(duì)須解決的主要挑戰(zhàn)是動(dòng)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(dòng)設(shè)定檔，并在步態(tài)週期的正確時(shí)間提供適當(dāng)助力。

在行走過(guò)程中，身體質(zhì)心(質(zhì)心所在的位置、質(zhì)量中心)會(huì)在腳跟踩到地面后向上移動(dòng)，然后在站立階段的中間達(dá)到最大高度，并在站立階段結(jié)束時(shí)下降；在跑步中，質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)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(jiàn)解來(lái)開發(fā)步態(tài)分類演算法。通過(guò)使用感測(cè)器監(jiān)測(cè)個(gè)體質(zhì)心的加速度，能穩(wěn)健可靠地檢測(cè)步態(tài)之間的轉(zhuǎn)換。一旦檢測(cè)到步態(tài)轉(zhuǎn)換，動(dòng)力服會(huì)自動(dòng)調(diào)整其制動(dòng)設(shè)定檔的時(shí)間，以協(xié)助其他步態(tài)。

該團(tuán)隊(duì)正致力于進(jìn)一步減輕動(dòng)力服的重量、增加個(gè)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(ài)好運(yùn)動(dòng)的人士。