踝关节外骨骼使步行更快

无法快速行走可能令人沮丧且存在问题，但这是一个普遍问题，尤其是随着年龄的增长。斯坦福大学的工程师注意到普遍存在慢于预期的步行速度，他们已经测试了他们开发的原型外骨骼系统——附着在胫骨周围并进入​​跑鞋——在实验中增加了人们自行选择的步行速度环境。

外骨骼由电机外部驱动，并由算法控制。当研究人员针对速度对其进行优化时，参与者的行走速度平均比穿着普通鞋子且没有外骨骼时快 42%。这项研究的结果发表在 4 月 20 日的IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering上。

斯坦福大学机械工程副教授、该论文的资深作者史蒂夫柯林斯说：“我们原本希望可以通过外骨骼辅助来提高步行速度，但我们真的很惊讶地发现如此大的改进。” “百分之四十是巨大的。”

对于这组初始实验，参与者是年轻、健康的成年人。鉴于他们令人印象深刻的结果，研究人员计划在未来对老年人进行测试，并研究可以改进外骨骼设计的其他方法。他们还希望最终创造出一种可以在实验室外工作的外骨骼，尽管距离这个目标还有很长的路要走。

“我的研究任务是了解人体运动背后的生物力学和运动控制科学，并将其应用于增强人类日常生活中的身体表现，”机械工程博士后研究员、该论文的第一作者 Seungmoon Song 说。“我认为外骨骼是非常有前途的工具，可以提高生活质量。”

走在循环中

本研究中测试的踝关节外骨骼系统是一个实验性模拟器，可作为尝试不同设计的试验台。它有一个框架，可以固定在上胫骨周围，并固定在参与者穿的一体式跑鞋中。它连接到位于步行表面旁边的大型电机上，并拉动一条沿着外骨骼背部长度延伸的系绳。在算法的控制下，系绳将穿着者的脚后跟向上拉，帮助他们在离开地面时将脚趾指向下方。

在这项研究中，研究人员让 10 名参与者以五种不同的操作模式行走。他们穿着没有外骨骼的普通鞋子走路，外骨骼关闭和外骨骼打开三种不同的模式：优化速度，优化能量使用，以及调整安慰剂模式以使他们走得更慢。在所有测试中，参与者都在适合他们速度的跑步机上行走。

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