穿戴式步态改善机器人可显着节省新陈代谢能量

去年，哈佛大学的软外衣团队提供了第一个概念验证结果，表明其可穿戴机器人可以降低健康人背负重物行走时的能量消耗。防护服由功能性纺织品，基于电缆的致动装置和具有生物启发性的控制系统制成，可针对特定的腿部关节(而不是整条腿)，并提供与穿戴者步行机械同步的帮助，这些人包括重物人群给因中风或其他健康并发症而致残的人。

该团队由哈佛大学约翰·保尔森工程与应用科学学院(SEAS)的工程学与应用科学副教授John L. Loeb的Conor Walsh领导，他是Wyss研究所的核心教员，也是哈佛生物设计的创始人实验室

但是问题仍然存在：提高援助水平可以节省多少总能源?这些节省是由于脚踝运动所提供的辅助力而节省了能量的结果，并且必须与穿戴者在携带防寒服的质量时所消耗的额外能量相平衡。

现在，在以《科学机器人》为封面文章发表的一项新研究中，沃尔什的机器人专家，工程师，生物力学专家和服装设计师的多学科团队隔离了这种防寒服的有益效果。通过拆下执行机构，电子设备和电池组，只剩下防毒服的轻便可穿戴纺织品和拉线，研究人员便能够计算出对穿戴者关节的影响。

“在一个由七个健康穿着者组成的测试小组中，我们清楚地看到，与在脱下外衣的情况下走路相比，对踝关节提供的援助越多，佩戴者可以节省的能量就越多，最多可以减少近23%。”沃尔什 “据我们所知，这是迄今为止在拴系外骨骼或外装服中观察到的能量消耗的最大相对减少。”

研究小组发现，佩戴者通过增加援助水平可以极大地适应他们的步态。这种变化在踝关节处最为显着，但在髋部也可以观察到，因为该外衣包括带子，这些带子以有益的方式将辅助物从小腿的后部耦合到髋部的前部。

“其他研究报告说，踝关节和其他关节之间可能存在能量转移。但是，如果将纺织品与踝关节和髋关节结合在一起，我们的软外衣可能会放大这种效果，为我们节省大量能源做出了贡献。”布伦丹·昆利文(Brendan Quinlivan)是与沃尔什(Walsh)合作的研究生，并且是该研究的两位第一作者之一。