英國《自然》雜志近日發(fā)表的一項(xiàng)工程學(xué)研究報(bào)道了一種外骨骼“靴子”，該裝置能幫助使用者在真實(shí)世界環(huán)境中走得更快、更高效。研究結(jié)果演示了可穿戴機(jī)器人的一種新設(shè)計(jì)方法，凸顯出這類裝置在日常生活中的廣泛應(yīng)用前景。
支持腿部運(yùn)動(dòng)的外骨骼能顯著提高行走速度并節(jié)省所需能量，其能幫助有行動(dòng)障礙或是需要從事高強(qiáng)度體力工作的人。在此之前，這類裝置的優(yōu)勢主要在實(shí)驗(yàn)室中用跑步機(jī)進(jìn)行演示，而不是在行走速度和時(shí)長都會(huì)變化的真實(shí)世界中。
為克服這些挑戰(zhàn)，美國斯坦福大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型與低成本便攜式傳感器相結(jié)合的技術(shù)。該模型能根據(jù)傳感器采集的行走信息（如踝關(guān)節(jié)角度和速度）分析外骨骼裝置會(huì)如何影響行走，從而對(duì)裝置進(jìn)行調(diào)整，使其能完全適應(yīng)使用者個(gè)人的行走特點(diǎn)。他們發(fā)現(xiàn)，這種新技術(shù)不僅在優(yōu)化外骨骼方面與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室使用的方法一樣有效，而且速度是其4倍。
根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和現(xiàn)實(shí)世界的優(yōu)化數(shù)據(jù)，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種專門的腳踝外骨骼，包括兩個(gè)腳踝各佩戴的一個(gè)外骨骼和腰部佩戴的一個(gè)電池組。該裝置能讓行走速度提高9%，比穿著普通鞋子的自然行走節(jié)省17%能量，相當(dāng)于拿走了9.2公斤的負(fù)載。
研究結(jié)果表明，這種新技術(shù)能讓外骨骼更貼合個(gè)性化需求，從而提升其性能。今后仍需開展進(jìn)一步研究推動(dòng)該裝置的實(shí)際應(yīng)用，并探索這種技術(shù)如何應(yīng)用于其他裝置和活動(dòng)。
