一刀切的外衣褲不行：我們需要外衣褲
外骨骼非常有用，在受傷或致殘時給人額外的力量或自由活動的能力。但是增強的效能是有代價的，使用者在佩戴這些假肢時通常需要付出更多的努力。科學家們正試圖解決這個問題：他們開發了一種新的系統，透過調整外骨骼使其適應身體的自然運動來積極地節省使用者的能量。
現在，外骨骼消耗額外能量的觀點似乎有點違反直覺。畢竟，他們不應該讓事情變得更簡單嗎？在卡內基梅隆大學領導這項最新研究的生物機制學家張娟娟（Juanjuan Zhang）看來，問題在於外骨骼是建立在一個一刀切的系統上的，而不是針對個體的。這意味著使用者經常會無意識地與它們對抗，或者只是覺得它們穿著不舒服。這會消耗能量。
“理論上，他們給你額外的推力，所以你應該少用你自己的能量。但問題是，人類之間的差異如此之大，我們中的一些人實際上試圖對抗外骨骼但困難不在於裝置，而是人體如此複雜。”
張和她的團隊在《今日科學》上發表的一篇論文中提出的解決方案是一種自動調整外骨骼以適應佩戴者身體的演算法。研究人員用一個腳踝外骨骼來測試他們的方法，這個外骨骼被設計成幫助志願者更容易行走。外骨骼夾在小腿和腳上，每走一步，電機和滑輪系統都會將腳跟後部抬起。
志願者消耗的能量量是透過監測他們的呼吸來測量的，軟體會自動調整外骨骼，看看什麼運動最有幫助。例如，它會嘗試在一步中早晚抬起腳跟，或施加更多或更少的能量，看看什麼適合穿著者。
這種個人化在過去已經有過，但是，根據《科學》雜誌上發表的一篇社論，從來沒有這麼快或有效。通常，外骨骼的改變必須透過手工完成，研究人員收集資料，然後調整，然後再次測試。但是僅僅一個小時，張和她的團隊就能夠將每個志願者行走時消耗的能量平均減少24%(這與在外骨骼斷電的情況下行走相比。）
這項研究在某些方面是有限的。例如，只有四個不同的因素正在調整腳踝外骨骼。對於全腿或全身外骨骼，需要考慮更多的約束，這將需要更多的時間和計算能力來處理。
然而，張說，她的基本方法是合理的，應該透過適當的調整來擴大規模。然後，她說，為更多的人構建有效和有用的外骨骼會容易得多：“我們想要的是為每個人提供一個個性化的裝置。”
- 發表於 2021-05-28 18:34
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