外骨骼减少了走路所需的工作量

外骨骼减少了走路所需的工作量
在跑步机上柔软的外骨骼。图片来源:女王大学工程和应用科学学院

加拿大女王大学的一支研究人员开发了一种降低行走代谢成本的外骨骼。在他们的论文中发表在期刊上科学,该小组描述了他们的系统及其工作原理。来自内盖夫本-古里安大学、哈佛大学和佐治亚大学的Raziel Riemer、Richard Nuckols和Gregory Sawicki分别在同一期杂志上发表了一篇透视文章,概述了该团队的工作。

现有研究表明,走路的代谢成本。通过部分脚,腿,骨盆和躯干,能量以各种方式消耗。现有研究还表明,在每个步骤中,抬起到空气中的腿必须施加制动力,因为它移动到陆地以使人们向前滚动。Riemer,Nuckols和Sawicki请注意,制动对于肌肉相对昂贵,因为它们必须紧张并保持制动力,同时也略微拉伸。制动从另一方面来说,是便宜的。在这项新研究中,研究人员利用这一差异设计了一个这占据了在步行期间发生的一些制动,从而降低了行走的整体代谢成本。

在设计他们的系统时,研究人员还希望捕获走路过程中丢失的一些能量,因此他们添加了一个小型发电机。发电机具有连接到腿部的电缆,并且随着腿移动到制动位置时拧紧。然后,从发电机的电阻提供轻微的制动力,使腿部不得不完成所有工作。因此,不仅开胃屏幕降低了行走的代谢成本,它也产生了少量的电力。

外骨骼在HMRC跑步机上。图片来源:女王大学工程和应用科学学院

测试显示,外骨骼给步行者提供了3.3%的净代谢益处——研究人员声称,这足以让长距离行走的人察觉。他们承认在后面携带的,减少了1%的益处 - 但它也导致每间步态循环产生0.25W产生的电力。

穿着外骨骼在公园散步。图片来源:女王大学工程和应用科学学院
实验室助理佩带的外骨骼走过的横跨房间半宽。图片来源:女王大学工程和应用科学学院

外骨骼减少了走路所需的工作量
在跑步机上柔软的外骨骼。图片来源:女王大学工程和应用科学学院

进一步探索

脚踝exoskeleton可以更快地走路

更多信息:Raziel Riemer等人,利用外服制动提取电力,科学(2021)。DOI: 10.1126 / science.abh4007

Michael Shepertycky等人,用外骨骼去除能量可以减少行走的代谢成本,科学(2021)。DOI:10.1126 / science.aba9947

期刊信息: 科学

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引用: Exoskeleton减少行走所需的工作量(2021年5月28日
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