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新型“钢铁侠”设备让穿戴者走跑更轻松

来源:科技日报2019-09-21 09:17
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  科技日报华盛顿8月18日电(记者刘海英)一个国际研究小组在最新一期《科学》杂志上发表研究报告称,他们开发出一种新型便携式可穿戴机器人设备,可在走路、跑步两种步态模式间自由切换,有效降低穿戴者走路或跑步时的代谢率,让其走路、跑步都更轻松。

  随着技术进步,越来越多的可穿戴机器人设备出现,它们能够协助人类拓展力量、速度等功能,让穿戴者变身为“钢铁侠”。辅助人类行进是可穿戴机器人设备研发的方向之一,目前已有多种可辅助人类走路或者跑步的设备出现。但由于人类走路和跑步所涉及的生物力学特性完全不同,对于人类来说轻松至极的步态切换,对可穿戴机器人辅助设备来说则十分困难。到目前为止,还没有既能帮助穿戴者走路、又能辅助其跑步的可穿戴机器人设备出现。

  此次由美国哈佛大学、内布拉斯加大学以及韩国中央大学研究人员开发的新型可穿戴机器人设备,则有效解决了步态切换问题,能两者兼顾,帮助穿戴者更轻松完成走跑动作。

  该设备由覆盖于腰部和大腿上的纺织部件以及附在背部的移动驱动系统组成。移动驱动系统会通过算法检测穿戴者的步态,然后向腰部和大腿上的纺织部件施加张力,使其与穿戴者的臀肌协同工作,为他们提供适当的帮助。测试结果显示,穿戴者以每秒1.5米速度步行时,其代谢率会降低9.3%;以每秒2.5米速度跑步时,其代谢率会降低4%。研究人员称,这一效果与测试者在步行和跑步时分别减少7.4公斤和5.7公斤的负重大体相当。

  该设备设计简单,十分轻便。其总重量仅为5千克,且重量的90%以上靠近身体重心,因此能最大限度地减少对穿戴者造成的负重负担和运动限制。

  研究人员表示,该设备用途广泛,既可以帮助那些有步态障碍的人,如帕金森病患者更好地行走,也可以帮助那些从事危险工作的体力劳动者更好地进行作业。而下一步,他们将优化设备各项技术指标,进一步减轻设备重量,提高设备易用性。

  总编辑圈点

  让走路和跑步时更加轻松的可穿戴机器人?那些步态障碍人士、抢险救灾的消防队员、长途跋涉的户外探险者们可能对这种技术向往已久。想想看,穿上这个机器人,走路、跑步都“如有神助”,花了同样力气,可以忍耐的运动距离或运动时间却可能大大增加,简直是借外力给自己身体做了升级。不过,这个可穿戴机器人重量5千克,对人体来说,依然是个不大不小的负担,期待继续优化,研发出性能更强、重量更小的产品。

[ 责编:张梦凡 ]
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