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靴型行走助力裝置讓你健步如飛

app01/TECH2IPO 2015.04.05 00:00
借助科技的力量,《名偵探柯南》里的腳力增強鞋問世了。美國工程師于近日研發出一款行走助力裝置,旨在提升人們的行走效率,讓穿戴者走得更加省力。美國卡內基梅隆大學的工程師們發明出了一款無需搭載動力、降低力氣消耗的踝關節外置裝置。這款行走輔助裝置在與人體跟腱平行的位置安裝了一根彈簧,在腳部著地的時候,彈簧可以分擔小腿腓腸肌的一部分力量,從而使走路更加輕松。這款裝置使用了最新的外骨骼技術,無需外置動力源,就可以支撐穿戴者的重量。它借助吊帶附在人的腿上,利用穿戴者自己的肌肉力量,從而給彈簧提供助力。不久以后,六十多歲的老年人們就可以借助這款裝置,延長自己的運動年限。據 Nature 雜志在周三的描述,這款新裝置還僅僅處于樣品階段。但是那些研發了這款物美價廉的行走輔助裝置的研究者們則堅信,十年之后,這款裝置就會風靡全球。這款輔助裝置并不像其他的研究者所研發的「鐵人」套裝一樣,雖然旨在幫助人們更輕松地行動,卻非常笨重粗陋。它的那些吊帶并不需要任何的外置動力,單純通過設計精當的彈簧系統,就能讓人們的行走效率提升 7%。當然,這款裝置無法像那些自帶發動裝置的笨重套裝一樣,幫助本來就不能走路的人邁開雙腿,但對于那些本來可以行走不過有一定困難的人來說,這款靴子形狀的器械可以幫助人們保持一種更加平衡也更為舒適的步態。這款裝置在每一步中只能承擔不到 10% 的力量聽起來不算很多——折合下來相當于卸下了一個 10 磅重的雙肩背包。Gregory Sawicki 是美國北卡羅來納大學 Chapel Hill 分校的生物醫學專業工程師、運動生理學家,以及該研究的共同作者。據他所言,除非摘下這款助力裝置,否則穿戴者在使用該裝置的時候,是感覺不出來和平時走路有什么不同的。「我必須得告訴你,這種感覺實在是太棒了,」Sawiciki 說道:「在剛穿上它的頭十分鐘里,你會體驗到一種如同踩在濕軟土地上的那種舒適的感覺。而在此之后,你的身體就適應它了,甚至不會讓你感覺到你在穿著它。」「而當你脫下這個裝置之后,你就會像行為失能了一樣,」Sawicki 說道:「只有摘下它,你才能意識到它對你的幫助有多大。在剛摘下它的幾分鐘里,你都會覺得身體格外沉重。」Sawicki 和他的合著人 Steve Collins(美國卡內基梅隆大學機械工程專業的助理教授)認為,這款最新研發出來的裝置可以幫助部分癱瘓的人們——比如說中風患者——這些人雖然可以走路,但得花費很大的氣力。大約在 10 年前,同為美國密歇根大學研究生的 Collins 和 Sawicki,開始了第一次對人力輔助裝置的研究工作。Sawicki 發明了一種氣動的仿人體裝置,通過向穿戴者的膝關節部位泵入向上方向的空氣,從而給穿戴者以一個額外的推動力。但是這個裝置實在太過笨重,而且必須要接上實驗室里的動力源之后才能使用。自從決定開發一款無需外置動力的助力裝置之后,Sawicki 研究了肌肉生理學,以尋求一個更好的解決方案。而最終的解決方案,就是一種配備了彈射器的靴子。邁開步子的時候,靴子上的離合器可以通過腓腸肌后面的彈簧,減輕穿戴者腳上的推動力,繼而在腿往回收的時候釋放這部分力量,從而將力量反饋給穿戴者。「當然了,用這種方式幫助行走比其他裝置要困難得多,」Collins 說道:「和那些提供外在動力從而讓你的肌肉減少用力的模式不同,穿戴者自己就可以建立一種省力的模式。但是挑戰正是我們自己走路的方式。人類作為兩足動物經歷了 700 萬年的演化,并且在一生之中花費上萬小時來練習走路,我們是否還有可能進一步減少走路所需的能量呢?」Colins 和 Sawicki 指出,他們的設計還只是處于樣品階段,尚未達到成品的要求。他們依然需要研究該怎樣讓這款裝置保持靴子的形狀,而不是要給每一套產品都一一塑型。此外,他們還需要選取其他材料,以滿足大規模生產的需求。Colins 和 Sawicki 意識到,他們現有的樣品也并非對每個人都適合:他們的設計很大程度上是基于本身不作用力的行走輔助,但是通過積分電動機和對肌體更堅固的支持,也可以實現現有效果,甚至比現在更加省力。除此之外,他們還需要測試該裝置是否能夠在穿戴者負擔重物時分擔一些拉力(這一點很受軍方的重視),以及裝置是否可以適配不同的鞋子和步速。但是按照現實情況而言,相比于其他成本足有幾萬美元的機械化裝置,Colins 和 Sawicki 的這款設備的制作成本只需要幾千美元,而它們都宣稱能幫助人們走得更為省力。考慮到成本這一點,Colins 和 Sawicki 的設備有望在老年人市場中一炮而紅。「我們預期的定價是不高于一副高性能滑雪板的價格,」Sawicki 說道:「此外我們潛在用戶的很大一部分,將是那些受困于年齡增長而帶來的問題的那些人。可以想見,那些愛好休閑娛樂的人們,比如那些喜歡遠足或者跑步的六七十歲的老年人們,就可以通過使用我們的設備來延長運動的年限,差不多可以延長十年或更久。」本文來源:washingtonpost資料來源:tech2ipo創見原文刊載

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