根据今天发表在《自然》杂志上的一项研究，研究人员首次能够在不使用外部电源的情况下改善人类行走的方式。一个靴子一样的外骨骼，适合一个正常的跑步鞋减少了大约百分之七的步行能量成本。简言之，它使步行不必借助电池组或马达就可以减轻疲劳——这对行走有困难的人或偏远地区的军人来说真的很有用。

他们改进了人类的行走方式——没有电源

“我们的研究表明，步行这项高度进化的人类任务，可以通过人工技术和工程加以改进，”该研究的合著者、北卡罗来纳州立大学的生理学家格雷戈里·萨维茨基（Gregory Sawicki）说这对我们来说太令人兴奋了。”

步行能耗降低7%并不是什么新鲜事：研究人员过去也取得了类似的成果。2013年，一组研究人员通过空气压缩系统实现了6%的能源成本降低。其他人则致力于研究由电机和电池组驱动的外骨骼。但Sawicki和他的团队发明的设备并不需要这些；它没有动力。通过将通常经过小腿肌肉和肌腱的能量转换成碳纤维、金属和一个非常基本的弹簧，它可以减少行走的疲劳。

“这在这个领域是一个巨大的挑战，”Sawicki说回到研究生院的路上，我们一直在关注这一点——以及这是否可能。”

“这在这个领域是一个巨大的挑战。”

与大多数肌肉不同的是，小腿肌肉不会通过自身缩短和收缩来“启动”。相反，is提供了一个刚性连接，跟腱可以在其上拉伸和反冲。这是外骨骼通过弹簧和离合器系统复制的。当脚后跟着地时——这是跟腱通常会以很大的力量抓住小腿肌肉的时候——离合器会抓住外骨骼的弹簧。”从那一点开始，你身体的前进动力就和弹簧的弹力交换了；“弹簧能抓住你向前的动作，”Sawicki说。这意味着当弹簧伸展时，人体的一部分能量被转移到弹簧中。

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该设备也是超轻的重量。这意味着，在双腿上佩戴外骨骼所获得的能量增益中，不需要考虑重大的质量损失。”Sawicki说：“这款设备的重量在300到500克之间，比你真正轻便的跑鞋重一点。”它的重量相当于一个穿着普通衣服的流浪汉。”

荷兰代尔夫特理工大学（Delft University of Technology）的生物力学工程师海克·瓦勒里（Heike Vallery）说：“所报告的节省是令人印象深刻的。”。密歇根大学的生物力学工程师Art Kuo也认为这一发现是正确的，但他提醒说这只是第一步，医学应用还很遥远。

其他人则想知道，这种设备在日常使用中如何公平。”同样来自密歇根大学的生物医学工程师Daniel Ferris说：“目前还不清楚这种设备对非节律性循环任务的反应。”。在站立、转身、坐姿到站姿和站姿到坐姿等任务中，可能不会节省能量。不过，Ferris认为，外骨骼可能对踝关节力量减弱的人有用，比如脊髓不完全损伤的人、老年人和多发性硬化症患者。

使用靴子并不难，Sawicki说。”大约20分钟后，大多数人都没有意识到；它被融入到他们的存在中，“用户唯一注意到的是当他们把它取下来时。”之后有一种沉重的腿部感觉，对一些人来说，这种感觉持续了5分钟，”他说你觉得你的腿在你下面崩溃了。”

当你脱下它时，“你感觉你的腿在你下面塌陷。”

这暗示了研究人员无疑必须调查的一点：长期佩戴外骨骼会产生什么样的影响？考虑到人们花大量时间坐轮椅时会发生什么，用户腿部肌肉可能会随着使用的延长而变得虚弱。”我的本能是说，如果你一直戴着它，身体就会识别平行的路径，你的腿的形态也会改变，”Sawicki说。但“我们只是还不知道。”

这个设计花了五年多的时间。他们之所以能够做到这一点，与医学成像技术的进步有很大关系。”“抓握和阿基里斯伸展”这件事我们直到21世纪末才知道，那时人们开始用超声波成像来观察肌肉在做什么，”Sawicki说。由于这些技术，研究人员能够看到小腿肌肉和跟腱在外骨骼中起着离合器和弹簧的作用。”它改变了我们看待外骨骼的方式。”

有很多是外骨骼现在做不到的；它只在一定的速度下工作。”Sawicki说：“纸上的装置在运行过程中会断裂。”。研究人员仍然需要找到一种方法来**一种更坚固（更笨重）的装置，能够承受更大的冲击。不同的材料，如电活性聚合物，可能有助于他们做到这一点。”我们需要建立一个可以做到这一切的设备。”

不过，如果你只想出去走走，外骨骼可以帮上忙。Sawicki说，喜欢徒步旅行的人可能会穿上它。外骨骼也可能对军事人员有用。但团队真正感兴趣的是医疗应用。”Sawicki说：“这可能是中风患者的行动辅助工具。”。然而，考虑到医疗器械的相关规定，这种外骨骼最终可能会首先作为一种休闲器械推向市场。Sawicki认为最终产品的价格将略低于1000美元。

“即使我们可以建造铁人，它的实用性如何？”

但在研究人员考虑向徒步旅行者推销外骨骼之前，Sawicki和他的团队必须想出一个名字。他们愿意接受建议，他告诉《边缘报》。不过，你可能想远离超级英雄的推荐信。”我喜欢科幻小说之类的东西——我认为它为我们的领域提供了很多动力——但就能力而言，它离我们在这个领域的地位还很远，”Sawicki说。此外，**一套超级英雄套装并不能很好地符合研究人员正在努力实现的目标。”即使我们可以建造铁人，它的实用性如何？人们负担不起。我们想让很多人都能轻松地使用这些东西。”