草根影响力新视野   编译 钟艺

来源 https://www.livescience.com

Customizable ‘Smart’ Exoskeleton Learns from Your Steps

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    对于很多人来说，并不熟悉外骨胳。这个捆绑或者附著于身体的机械，到底能帮人实现什么功能呢？其实，外骨胳结构并不是只给身体残缺人士使用的，它是一个相对来说较为小众的机器人。目前外骨胳的应用已经从医疗和军事拓展到了日常生活。比如，企业可以通过为员工配备外骨胳来增加员工的生产效率，从某种角度来看，外骨胳让人类能够适应更紧张的工作环境，也让人类扮演了自动化中枢控制系统的角色。

最新的一项研究报告显示，外骨胳可以根据不同佩戴人的身体情况来个性化定制，更好的辅助穿戴人的行动。

研究团队成员卡内基梅隆大学（CMU）机械工程系博士Rachel Jackson表示，他们让11个健康人参与了单侧脚踝外骨胳助力研究。脚踝外骨胳助力的原理是：当人脚蹬地时，外骨胳的腿支架会通过一条绳索拉动脚支架的后部，也就是人的脚后跟部分，从而让脚支架的前部即人的前脚掌部分蹬地力量得到增加，最终实现省力的目的。

实验中，研究人员让11个实验参与者在穿戴外骨胳的同时也佩戴测量氧气和二氧化碳（CO2）水平的面罩，该面罩可以帮助研究人员相对精确的测量实验参与者消耗了多少能量。之后，研究人员将外骨胳中的32种辅助走路模式以每2分钟更换一次的频率都让实验参与者体验，然后从中挑选出最合适参与者的模式，这些不同的模式其实是脚在走路时不同部位用力时受力大小的组合。现在需要一个多小时的时间来进行32种模式的测试，研究人员们还将近一步的优化，用更短的时间来完成外骨胳个性化的过程。

最终研究人员发现，被个性化定制了辅助模式的外骨胳可以让外骨胳穿戴者多节省25%的体力，这样的一个数字很是可观。

研究人员表示，外骨胳本身就有重量，虽然他们都是出于帮助人更好的行动而设计，但其实不同人的身体情况都千差万别，如果不能和身体自有的关节和发力点很好的协同，外骨胳的作用会适得其反，不仅不能正向帮助，还会对身体造成慢性伤害。

相比于标准化外骨胳，根据每个人的身体特质而个性化定制的外骨胳可以更好的帮助人们减轻负担，可以让人们跑得更快或者在走路时消耗更少。这项技术对于身体有残缺的人来说更是大有益处，穿戴上了个性化外骨胳，他们的行动可能会比身体健全时更为敏捷和轻松。

在取得脚踝外骨胳个性化的成就后，该研究团队还将进一步扩展对外骨胳的优化工作，他们下一步会研发出整个下半身的个性化外骨胳，让外骨胳的个性之路走的更远。