踝關節外骨骼可將步行速度提升40%
New Atlas報導稱,斯坦福大學的工程師們,正在開發一種可穿於腳踝外的原型外骨骼,以幫助人們更快地行走。儘管聽起來像是一款新奇的小工具,但它設計的主要目的,還是旨在幫助那些因年邁或身體虛弱而步行緩慢的人們。除了身體機能的衰退,也有一些患者飽受神經肌肉變性等病症的困擾。
(來自:Stanford News)
為了克服這一問題,斯坦福研究團隊正在積極開發新穎的外骨骼原型。設計完成後,這套裝置將能夠完美貼合脛骨和跑鞋內部。雖然還是依賴於穿戴者自身的體力,但它至少能夠讓人們更快地運動。
目前這款外骨骼仍處於模擬器實驗階段,視頻中也主要描繪了在跑步機上的使用體驗。其中外骨骼由連接到大型外部電機、並由算法控制的繫繩來供電。
在穿戴者行走時,外骨骼可以像小腿的機械肌肉一樣,向上拖動腳後跟、並向下按壓前腳掌。儘管有些出乎意料,這套方案仍可節省體力、並讓穿戴者的行走速度提升大約40% 。
模擬器測試期間,研究團隊邀請了10 名健康的年輕成年人、並穿著普通鞋以五種不同的模式行走。接著參考斷電情況下的外骨骼狀態,以及通電模式下的三種狀態。
其中兩種模式分別優化了速度和效率,而第三種則用於對照。通過在跑步機上耗費約2 小時而收集的150 輪行走數據,算法能夠對設置進行細微的調整和優化。
Use Ankle Exoskeleton to Increase Walking Speed(via)
最終在提速約40% 的同時,能效僅增加了約2% 。當然,後者並不是首輪測試的主要目標,而是讓原型能夠更高效、舒適地使用。
展望未來,研究團隊希望該裝置能夠被老年人穿戴並獨立工作。高級版本不僅能夠提升步行速度,還可減輕因關節超負荷或不平衡而引發的疼痛。
有關這項研究的詳情,已經發表在近日的IEEE Xplore上,原標題為《Optimizing exoskeleton assistance for faster self-selected walking》。