踝关节外骨骼可将步行提速40%

New Atlas 报道称,斯坦福大学的工程师们,正在开发一种可穿于脚踝外的原型外骨骼,以帮助人们更快地行走。尽管听起来像是一款新奇的小工具,但它设计的主要目的,还是旨在帮助那些因年迈或身体虚弱而步行缓慢的人们。除了身体机能的衰退,也有一些患者饱受神经肌肉变性等病症的困扰。

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为了克服这一问题,斯坦福研究团队正在积极开发新颖的外骨骼原型。设计完成后,这套装置将能够完美贴合胫骨和跑鞋内部。虽然还是依赖于穿戴者自身的体力,但它至少能够让人们更快地运动。

目前这款外骨骼仍处于模拟器实验阶段,视频中也主要描绘了在跑步机上的使用体验。其中外骨骼由连接到大型外部电机、并由算法控制的系绳来供电。

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在穿戴者行走时,外骨骼可以像小腿的机械肌肉一样,向上拖动脚后跟、并向下按压前脚掌。尽管有些出乎意料,这套方案仍可节省体力、并让穿戴者的行走速度提升大约 40% 。

模拟器测试期间,研究团队邀请了 10 名健康的年轻成年人、并穿着普通鞋以五种不同的模式行走。接着参考断电情况下的外骨骼状态,以及通电模式下的三种状态。

其中两种模式分别优化了速度和效率,而第三种则用于对照。通过在跑步机上耗费约 2 小时而收集的 150 轮行走数据,算法能够对设置进行细微的调整和优化。

Use Ankle Exoskeleton to Increase Walking Speed(via)

最终在提速约 40% 的同时,能效仅增加了约 2% 。当然,后者并不是首轮测试的主要目标,而是让原型能够更高效、舒适地使用。

展望未来,研究团队希望该装置能够被老年人穿戴并独立工作。高级版本不仅能够提升步行速度,还可减轻因关节超负荷或不平衡而引发的疼痛。

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