踝关节外骨骼可将步行速度提升40%

　　New Atlas 报道称，斯坦福大学的工程师们，正在开发一种可穿于脚踝外的原型外骨骼，以帮助人们更快地行走。尽管听起来像是一款新奇的小工具，但它设计的主要目的，还是旨在帮助那些因年迈或身体虚弱而步行缓慢的人们。除了身体机能的衰退，也有一些患者饱受神经肌肉变性等病症的困扰。

　　为了克服这一问题，斯坦福研究团队正在积极开发新颖的外骨骼原型。设计完成后，这套装置将能够完美贴合胫骨和跑鞋内部。虽然还是依赖于穿戴者自身的体力，但它至少能够让人们更快地运动。

　　目前这款外骨骼仍处于模拟器实验阶段，视频中也主要描绘了在跑步机上的使用体验。其中外骨骼由连接到大型外部电机、并由算法控制的系绳来供电。

　　在穿戴者行走时，外骨骼可以像小腿的机械肌肉一样，向上拖动脚后跟、并向下按压前脚掌。尽管有些出乎意料，这套方案仍可节省体力、并让穿戴者的行走速度提升大约 40% 。

　　模拟器测试期间，研究团队邀请了 10 名健康的年轻成年人、并穿着普通鞋以五种不同的模式行走。接着参考断电情况下的外骨骼状态，以及通电模式下的三种状态。

　　其中两种模式分别优化了速度和效率，而第三种则用于对照。通过在跑步机上耗费约 2 小时而收集的 150 轮行走数据，算法能够对设置进行细微的调整和优化。

　　最终在提速约 40% 的同时，能效仅增加了约 2% 。当然，后者并不是首轮测试的主要目标，而是让原型能够更高效、舒适地使用。

　　展望未来，研究团队希望该装置能够被老年人穿戴并独立工作。高级版本不仅能够提升步行速度，还可减轻因关节超负荷或不平衡而引发的疼痛。

　　有关这项研究的详情，已经发表在近日的 IEEE Xplore 上，原标题为《Optimizing exoskeleton assistance for faster self-selected walking》。