一刀切的外衣裤不行：我们需要外衣裤
外骨骼非常有用，在受伤或致残时给人额外的力量或自由活动的能力。但是增强的性能是有代价的，用户在佩戴这些假肢时通常需要付出更多的努力。科学家们正试图解决这个问题：他们开发了一种新的系统，通过调整外骨骼使其适应身体的自然运动来积极地节省用户的能量。
现在，外骨骼消耗额外能量的观点似乎有点违反直觉。毕竟，他们不应该让事情变得更简单吗？在卡内基梅隆大学领导这项最新研究的生物机制学家张娟娟（Juanjuan Zhang）看来，问题在于外骨骼是建立在一个一刀切的系统上的，而不是针对个体的。这意味着用户经常会无意识地与它们对抗，或者只是觉得它们穿着不舒服。这会消耗能量。
“理论上，他们给你额外的推力，所以你应该少用你自己的能量。但问题是，人类之间的差异如此之大，我们中的一些人实际上试图对抗外骨骼但困难不在于装置，而是人体如此复杂。”
张和她的团队在《今日科学》上发表的一篇论文中提出的解决方案是一种自动调整外骨骼以适应佩戴者身体的算法。研究人员用一个脚踝外骨骼来测试他们的方法，这个外骨骼被设计成帮助志愿者更容易行走。外骨骼夹在小腿和脚上，每走一步，电机和滑轮系统都会将脚跟后部抬起。
志愿者消耗的能量量是通过监测他们的呼吸来测量的，软件会自动调整外骨骼，看看什么运动最有帮助。例如，它会尝试在一步中早晚抬起脚跟，或施加更多或更少的能量，看看什么适合穿着者。
这种个人化在过去已经有过，但是，根据《科学》杂志上发表的一篇社论，从来没有这么快或有效。通常，外骨骼的改变必须通过手工完成，研究人员收集数据，然后调整，然后再次测试。但是仅仅一个小时，张和她的团队就能够将每个志愿者行走时消耗的能量平均减少24%(这与在外骨骼断电的情况下行走相比。）
这项研究在某些方面是有限的。例如，只有四个不同的因素正在调整脚踝外骨骼。对于全腿或全身外骨骼，需要考虑更多的约束，这将需要更多的时间和计算能力来处理。
然而，张说，她的基本方法是合理的，应该通过适当的调整来扩大规模。然后，她说，为更多的人构建有效和有用的外骨骼会容易得多：“我们想要的是为每个人提供一个个性化的设备。”
- 发表于 2021-05-28 18:34
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