哈佛大学研发出「机器人短裤」,让跑步走路更轻松

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08-20 21:26

跑马拉松要到终点的时候,会不会觉得腿像灌了铅一样沉重?这种时候,你会不会希望腿能自己跑到终点?

哈佛大学、韩国中央大学和内布拉斯加大学奥马哈分校的科学家共同完成了一个能让你跑起来更轻易的「机器人短裤」。它的工作原理是通过机器人设备辅助你的运动活动,从而降低代谢负荷节省你步行和跑步所需要的能量。

它外穿的「机器人短裤」涉及到一个人工智能驱动的软机器人系统,该系统使用了一种算法,能够可靠地预测行走和跑步步态之间的转换。这个「机械外骨骼」的短裤由腰部和大腿处的纺织物制成,腿上的绑带可辅助腿部伸展运动。腰部和大腿处则有一个移动驱动系统进行辅助,它可以确定使用者目前腿部活动属于哪一个步态,是跑还是走。

知道了这个「机器人短裤」的运作机制,我们再来看看它到底有怎样的用途。

团队研究表明,与不穿『机器人短裤』的运动相比,当你以每秒 1.5 米速度行走时,穿着『机器人短裤』可以代谢率降低了 9.3%,以每秒 2.5 米的速度跑步时,你的代谢率降低了 4.0%。这些代谢的降低与步行跑步时分别减重 7.4 公斤和 5.7 公斤的效果相当。

哈佛大学生物设计实验室创始人 Gordon McKay 教授表示:「虽然我们发现代谢降低的幅度不大。但我们的研究表明,便携式可穿戴机器人的作用不单单只是辅助运动,它还在铺平道路。未来,系统在我们的生活中将会无处不在。」

使用人工智能的「机器人短裤」考虑了轨迹、速度和步态,可以在不妨碍用户自然运动的情况下工作,最有效地辅助佩戴者运动。当你穿上这条特别地裤子时,你甚至会怀疑它是否产生了作用。该项目的研究人员之一,哈佛机器人工程师 David Perry 表示

穿上这个系统 15 分钟左右后,你会怀疑它是否真的帮助了你的活动,因为你只是觉得自己在走路。然而,一旦你把它关掉,你就会感到腿突然变沉,你会意识到它是多么有帮助。

与过去的机械外骨骼设备相比,「机器人短裤」的臀部辅助系外服设计得更简单、重量更轻。它通过电缆驱动系统帮助佩戴者更轻松地运动,驱动索在腰带和大腿之间施加拉力,在髋关节处还有一个与臀肌协同工作的外部延伸扭矩。

这条「机器人短裤」总重 5 公斤,超过 90% 的重量位于身体重心附近。「这种集中重量的方法,结合灵活的服装界面,将穿戴者的能量负担和运动限制降到最低。」团队研究生 Jinsoo Kim 表示集中地重量分布可以帮助四肢更快地完成来回移动,从而帮助行走和跑步活动。

未来,这个与众不同地「机械外骨骼」和其类似地解决方案可以帮助行动不便的老人从椅子上站起来,帮助步态障碍患者更为顺利地行走,降低从事体力劳动工作人员的受伤风险。

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