【不想走路嗎】哈佛設計機械短褲,讓你「走乾那飛」

【為什麼我們要挑選這篇文章】哈佛大學近日開發出了一條機械短褲,能適應不同地形,幫助我們走路更輕鬆,且穿脫方便又不重,可望在未來造福登山者,甚至是腿疾人士。(責任編輯:蕭信隆)

最近,一條由哈佛大學合成生物學研究所(Wyss)領銜開發的「短褲」登上了《科學》(Science)雜誌封面。

 

這條長得和《進擊的巨人》裡的「立體機動裝置」幾乎一模一樣的短褲,不僅能適應各種不同的地形和速度,還能「拉扯著」使用者走路跑步。.

穿上短褲,你也可以當飛人

穿上這條短褲,腰部的電機和電纜就會根據使用者的運動狀態,持續牽引大腿和臀部,協助髖關節運動。使用者會感覺自己還沒出力,人就已經竄出去了。

「穿上這套系統十幾分鐘後,你會有點懷疑它是不是真有用,因為你只能感覺到自己在正常走路。」哈佛大學 Wyss 研究所工程師 David Perry 描述道。
「然而,一旦你把系統關閉,你就會突然感覺兩條腿灌了鉛似的沉。這就好像你從機場傳送帶上下來的瞬間,才意識到在傳送帶上跑得有多快一樣。」

而《科學》雜誌論文中公佈的數據也顯示,這條短褲真的能給人省許多力氣。

 

在測試中,以每秒 1.5 公尺的速度行走時,短褲能降​​低使用者 9.3% 的代謝率,以每秒 2.5 公尺的速度跑步時,短褲能降​​低 4.0% 的代謝率。相當於使用者在走路和跑步時分別減輕了 7.4 公斤和 5.7 公斤體重,憑空甩了五公斤以上的體重。

耗氧量測試

儘管這條短褲看上去沒什麼機械感,但這卻是目前人類研製出的最高水平的柔性外骨骼。

它不僅穿脫方便(對於日常使用來說很重要),重量只有 5 公斤,而且能適應跑步、走路、上下坡等多種場景。而之前開發的外骨骼,不是太笨重,就是太僵硬,只能應付某種特定的運動模式。

Sarcos Robotics 開發的外骨骼

研製出這樣能顯著提高人類運動能力的泛用型外骨骼,還是史上第一次。

在走和跑間自由切換

和想像中的不同,研發外骨骼的難點不在於如何增益人體運動(只要幾根牽引帶就能做到),而在於教會牽引系統適應人類的不同運動模式。

事實上,人在走路和跑步時,腿部的工作方式有很大的區別。

走路時,人體的質心(質量中心)移動就像一個「倒立擺」(圖 A 上部),隨著兩隻腳的前後移動發生偏移。

但跑步時,人體就變成了一個「彈簧質量系統」(圖 A 下部),每條腿都像一根連接在胯上的彈簧,不停地壓縮再彈起。

 

為了讓短褲在兩種狀態下給予人體不同的輔助,研究團隊在外骨骼上裝備了測量力和運動角度的傳感器,並根據傳感器的反饋數據訓練了控制算法,來自動檢測配戴者是在走路還是在跑步。

跑步和走路狀態下,對各個部位的牽引力度不同

為了測試這套裝置在現實場景中的功能,研究人員也另外邀請測試者穿著短褲在丘陵和山地運動。結果表明,這種外衣也有助於上坡和變速奔跑。

研究團隊表示,下一步,他們打算把這套系統的重量再減輕 40%,減到 2.5 公斤左右。

可望是戶外工作者的大福音

儘管對於健身者來說,減少跑步時的代謝並不是什麼誘人的科研成果,但許多人還是想試試看穿這套裝備走路能有多輕鬆。

在工作中需要長途跋涉、負重前行或快速移動的人,都會成為外骨骼的受益者。不管是進行地毯式搜索的救援人員,運送物資執行任務的軍人,還是戶外徒步探險者,都能在工作活動中用到這套系統。

在將來,隨著技術的不斷成熟,這條短褲甚至能幫助有腿疾的人復健和行走,發揮更大的作用。

(本文經合作夥伴 品玩 授權轉載,並同意 TechOrange 編寫導讀與修訂標題,原文標題為 〈穿上立刻“轻十斤”!哈佛研发的短裤让人人都能“凌波微步”〉。首圖來源: 品玩 。)

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