據(jù)外媒報(bào)道，近日，內(nèi)布拉斯加大學(xué)奧馬哈分校(UNO)和哈佛大學(xué)的研究人員合作研發(fā)一款機(jī)器助力服裝，可以讓人在運(yùn)動(dòng)時(shí)減少代謝，節(jié)省能量。這套衣服可以讓人在行走時(shí)節(jié)省 9.3% 的能量，在跑步時(shí)節(jié)約 4% 的能量，這個(gè)效果相當(dāng)于佩戴者減重了 7.4 公斤和 5.7 公斤。

走路和跑步并不簡(jiǎn)單，兩種步態(tài)中肌肉和關(guān)節(jié)的生物力學(xué)有著根本的區(qū)別，生物力學(xué)家常常把行走比作鐘擺，而跑步則是一種重心上下波動(dòng)的彈簧運(yùn)動(dòng)。另外，行走時(shí)人體重心在站立狀態(tài)最高，而跑步時(shí)則是站立狀態(tài)重心最低。這些就讓發(fā)明同時(shí)協(xié)助走路和跑步的助力衣服有了很大挑戰(zhàn)。研究人員稱，他們正是在利用這些生物力學(xué)原理來(lái)開發(fā)步態(tài)分類算法，通過(guò)依附身上的傳感器來(lái)跟蹤人體重心的加速度，從而準(zhǔn)確檢測(cè)佩戴者運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化。

機(jī)器助力服裝外觀與構(gòu)成

這套重達(dá) 5 公斤的裝備由織物包裹，在腰背和大腿處與腰帶連結(jié)，其在大腿處的裝置會(huì)產(chǎn)生拉伸作用，以協(xié)助髖部伸展。同時(shí)軀干部的傳感器在檢測(cè)佩戴者是在走路還是運(yùn)動(dòng)，大腿處的傳感器檢測(cè)腿部位置的變化，這時(shí)候裝備后面的馬達(dá)(驅(qū)動(dòng)器)就會(huì)在佩戴者前腳落地之前拉伸裝備，這就可以幫助臀部伸肌，節(jié)約相同運(yùn)動(dòng)力度所消耗的能量。

這是首款能同時(shí)用于走路和跑步的機(jī)器助力衣服，這需要一套算法來(lái)同時(shí)適應(yīng)走路和跑步的步態(tài)。裝備的功能由人工智能算法控制，后者可以檢測(cè)從步行到跑步的步態(tài)無(wú)縫切換，步態(tài)不同就需要不同的動(dòng)作。而后腿在移動(dòng)時(shí)，裝備是松弛的，沒(méi)有任何限制。

在研究人員的跑步機(jī)試驗(yàn)中，6 名男性參與者進(jìn)行了 0.5 米/秒到 4 米/秒的運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)，在所有速度梯度以及兩種步態(tài)下，算法對(duì)步態(tài)的區(qū)分達(dá)到了 100% 準(zhǔn)確，算法還能對(duì)上坡、下坡有準(zhǔn)確適應(yīng)。8 名男性參與了戶外路面試驗(yàn)，步態(tài)分類的準(zhǔn)確率是 99.98%，試驗(yàn)中有 2 步被錯(cuò)誤分類，研究人員分析認(rèn)為可能是步態(tài)切換后第一步的質(zhì)心能量擾動(dòng)結(jié)果。

研究人員指出，該裝置具有明確的康復(fù)潛力。然而，研究人員希望將其應(yīng)用于其他領(lǐng)域，例如工業(yè)工作，甚至是徒步等休閑活動(dòng)?！翱吹轿覀兊姆椒苓M(jìn)展到這個(gè)程度是非常令人滿意的，我們很高興繼續(xù)將其應(yīng)用于一系列應(yīng)用，包括幫助那些有步態(tài)障礙的人，有可能受傷的行業(yè)工作人員執(zhí)行體力勞動(dòng)，或參與周末休閑運(yùn)動(dòng)的人士等?！北M管具有商業(yè)潛力，但研究人員并未提及其他可能的商業(yè)化計(jì)劃。