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新型“鋼鐵俠”設(shè)備讓穿戴者走跑更輕松

2019-08-19 09:46:09

來源: 科技日報

  科技日報華盛頓8月18日電 (記者劉海英)一個國際研究小組在最新一期《科學》雜志上發(fā)表研究報告稱,他們開發(fā)出一種新型便攜式可穿戴機器人設(shè)備,可在走路、跑步兩種步態(tài)模式間自由切換,有效降低穿戴者走路或跑步時的代謝率,讓其走路、跑步都更輕松。

  隨著技術(shù)進步,越來越多的可穿戴機器人設(shè)備出現(xiàn),它們能夠協(xié)助人類拓展力量、速度等功能,讓穿戴者變身為“鋼鐵俠”。輔助人類行進是可穿戴機器人設(shè)備研發(fā)的方向之一,目前已有多種可輔助人類走路或者跑步的設(shè)備出現(xiàn)。但由于人類走路和跑步所涉及的生物力學特性完全不同,對于人類來說輕松至極的步態(tài)切換,對可穿戴機器人輔助設(shè)備來說則十分困難。到目前為止,還沒有既能幫助穿戴者走路、又能輔助其跑步的可穿戴機器人設(shè)備出現(xiàn)。

  此次由美國哈佛大學、內(nèi)布拉斯加大學以及韓國中央大學研究人員開發(fā)的新型可穿戴機器人設(shè)備,則有效解決了步態(tài)切換問題,能兩者兼顧,幫助穿戴者更輕松完成走跑動作。

  該設(shè)備由覆蓋于腰部和大腿上的紡織部件以及附在背部的移動驅(qū)動系統(tǒng)組成。移動驅(qū)動系統(tǒng)會通過算法檢測穿戴者的步態(tài),然后向腰部和大腿上的紡織部件施加張力,使其與穿戴者的臀肌協(xié)同工作,為他們提供適當?shù)膸椭y試結(jié)果顯示,穿戴者以每秒1.5米速度步行時,其代謝率會降低9.3%;以每秒2.5米速度跑步時,其代謝率會降低4%。研究人員稱,這一效果與測試者在步行和跑步時分別減少7.4公斤和5.7公斤的負重大體相當。

  該設(shè)備設(shè)計簡單,十分輕便。其總重量僅為5千克,且重量的90%以上靠近身體重心,因此能最大限度地減少對穿戴者造成的負重負擔和運動限制。

  研究人員表示,該設(shè)備用途廣泛,既可以幫助那些有步態(tài)障礙的人,如帕金森病患者更好地行走,也可以幫助那些從事危險工作的體力勞動者更好地進行作業(yè)。而下一步,他們將優(yōu)化設(shè)備各項技術(shù)指標,進一步減輕設(shè)備重量,提高設(shè)備易用性。

  總編輯圈點

  讓走路和跑步時更加輕松的可穿戴機器人?那些步態(tài)障礙人士、搶險救災(zāi)的消防隊員、長途跋涉的戶外探險者們可能對這種技術(shù)向往已久。想想看,穿上這個機器人,走路、跑步都“如有神助”,花了同樣力氣,可以忍耐的運動距離或運動時間卻可能大大增加,簡直是借外力給自己身體做了升級。不過,這個可穿戴機器人重量5千克,對人體來說,依然是個不大不小的負擔,期待繼續(xù)優(yōu)化,研發(fā)出性能更強、重量更小的產(chǎn)品。

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