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穿上立刻“轻十斤”:哈佛研发的短裤让人能“凌波微步”
2019-08-21 12:00

穿上立刻“轻十斤”:哈佛研发的短裤让人能“凌波微步”

本文来自微信公众号:硅星人(ID:guixingren123),作者:邢逸帆, 编辑:lianzi,头图来自:东方IC,原标题:《穿上立刻“轻十斤”!哈佛研发的短裤让人人都能“凌波微步”》


最近,一条由哈佛大学合成生物学研究所(Wyss)领衔开发的“短裤”登上了 《科学》(Science)杂志封面。



这条长得和《进击的巨人》里的“立体机动装置”几乎一模一样的短裤,不仅能适应各种不同的地形和速度,还能“拉扯着”使用者走路跑步。


穿上这条短裤,腰部的电机和电缆就会根据使用者的运动状态,持续牵引大腿和臀部,协助髋关节运动。使用者会感觉自己还没出力,人就已经窜出去了。



“穿上这套系统十几分钟后,你会有点怀疑它是不是真有用,因为你只能感觉到自己在正常走路。”哈佛大学 Wyss 研究所工程师 David Perry 描述道,“然而,一旦你把系统关闭,你就会突然感觉两条腿灌了铅似的沉。这就好像你从机场传送带上下来的瞬间,才意识到在传送带上跑得有多快一样。”


而《科学》杂志论文中公布的数据也显示,这条短裤真的能给人省劲儿。



在测试中,以每秒 1.5 米的速度行走时,短裤能降低使用者 9.3% 的代谢率,以每秒 2.5 米的速度跑步时,短裤能降低 4.0% 的代谢率。相当于使用者在走路和跑步时分别减轻了 7.4 公斤和 5.7 公斤体重,凭空甩了十多斤肉。


耗氧量测试


尽管这条短裤看上去没什么机械感,但这却是目前人类研制出的最高水平的柔性外骨骼。


它不仅穿脱方便(对于日常使用来说很重要),重量只有10斤,而且能适应跑步、走路、上下坡等多种场景。而之前开发的外骨骼,不是太笨重,就是太僵硬,只能应付某种特定的运动模式。


Sarcos Robotics 开发的外骨骼


研制出这样能显著提高人类运动能力的泛用型外骨骼,还是史上第一次。


在走和跑间自由切换


和想象中的不同,研发外骨骼的难点不在于如何增益人体运动(只要几根牵引带就能做到),而在于教会牵引系统适应人类的不同运动模式。


事实上,人在走路和跑步时,腿部的工作方式有很大的区别


走路时,人体的质心移动就像一个“倒立摆”(图A上部),随着两只脚的前后移动发生偏移。


但跑步时,人体就变成了一个“弹簧质量系统”(图A下部),每条腿都像一根连接在胯上的弹簧,不停地压缩再弹起。



为了让短裤在两种状态下给予人体不同的辅助,研究团队在外骨骼上装备了测量力和运动角度的传感器,并根据传感器的反馈数据训练了控制算法,来自动检测佩戴者是在走路还是在跑步。


跑步和走路状态下,对各个部位的牵引力度不同


为了测试这套装置在现实场景中的功能,研究人员也另外邀请测试者穿着短裤在丘陵和山地运动。结果表明,这种外衣也有助于上坡和变速奔跑。


研究团队表示,下一步,他们打算把这套系统的重量再减轻 40%,减到 5 斤左右。


户外工作者的福音


尽管对于健身者来说,减少跑步时的代谢并不是什么诱人的科研成果,但还有更多的人做梦都想走路省省劲儿。


在工作中需要长途跋涉、负重前行或快速移动的人,都会成为外骨骼的受益者。不管是进行地毯式搜索的救援人员,运送物资执行任务的军人,还是户外徒步探险者,都能在工作活动中用到这套系统。


在将来,随着技术的不断成熟,这条短裤甚至能帮助有腿疾的人复健和行走,发挥更大的作用。


本文来自微信公众号:硅星人(ID:guixingren123),作者:邢逸帆, 编辑:lianzi

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