無法快速行走可能會令人沮喪和成問題，但這是一個常見問題，尤其是隨著人們年齡的增長。斯坦福大學的工程師注意到普遍存在的步行速度比預期慢，他們測試了他們開發(fā)的原型外骨骼系統(tǒng)——連接到脛骨和跑鞋——在實驗環(huán)境中提高了人們的步行速度。

外骨骼由電機外部供電并由算法控制。當研究人員針對速度對其進行優(yōu)化時，參與者的步行速度平均比穿著普通鞋子且沒有外骨骼時快 42%。該結果 美國國家科學基金會資助的研究發(fā)表在 神經(jīng)系統(tǒng)和康復工程IEEE交易。

斯坦福大學機械工程師、該論文的資深作者史蒂夫柯林斯說：“我們希望通過外骨骼輔助可以提高步行速度，但我們真的很驚訝地發(fā)現(xiàn)了如此大的改進——40% 是巨大的。”

對于這組最初的實驗，參與者是年輕、健康的成年人。鑒于他們令人印象深刻的結果，研究人員計劃在未來對老年人進行測試，并研究可以改進外骨骼設計的其他方式。他們還希望創(chuàng)造一種可以在實驗室外工作的外骨骼。

“研究任務是了解人類運動背后的生物力學和運動控制科學，并將其應用于提高人類在日常生活中的身體機能，”該論文的第一作者 Seungmoon Song 說。“外骨骼是非常有前途的工具，可以提高身體的生活質(zhì)量。”

測試的腳踝外骨骼系統(tǒng)是一個實驗模擬器，可作為試驗不同設計的試驗臺。它有一個框架，可以固定在上脛骨和參與者穿著的集成跑鞋中。它連接到位于步行表面旁邊的大型電機上，并拉動一條沿著外骨骼后部延伸的系繩。在算法的控制下，系繩將穿著者的腳后跟向上拉，幫助他或她在他或她離開地面時將腳趾指向下方。

針對速度進行了優(yōu)化的模式——導致步行速度增加了 42%——是通過人工參與的過程創(chuàng)建的。一種算法在用戶行走時反復調(diào)整外骨骼設置，目的是通過每次調(diào)整提高用戶的速度。找到速度優(yōu)化的操作模式需要大約 150 輪調(diào)整和每人兩個小時。

“機器人技術和外骨骼的進步使身體有缺陷和殘疾的人受益，”美國國家科學基金會工程理事會項目主任伊琳娜·多林斯卡婭說。“隨著這些研究人員不斷改進他們的設計并將測試擴展到更廣泛的人群，這種機器人腳踝外骨骼具有幫助中風相關行動障礙患者的巨大潛力。”

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