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          一组工程师展现脚踝外骨骼帮助如何运行

          研究人员发现,动力设备,围绕脚踝和脚武官可以大大减少运行的能源成本。

          研究生德莱尼米勒在踝关节外骨骼辅助仿真器在跑步机上运行。研究员研究生关荣谭控制仿真器和监视器米勒的步态和呼吸。 |照片由farrin雅培

          研究生德莱尼米勒在踝关节外骨骼辅助仿真器在跑步机上运行。研究员研究生关荣谭控制仿真器和监视器米勒的步态和呼吸。 |照片由farrin雅培

          跑步是很好的锻炼,但不是每个人都感觉好极了做这件事。

          在促进体力活动的希望 - 和可能产生的运输新模式 - 在申博体育的工程师正在研究设备,人们可以表带自己的腿,使运行更加容易。

          与电动机驱动系统模拟这种设备的实验 - 所谓的外骨骼的仿真器 - 的研究人员调查了运行援助的两种不同的模式:电动机驱动的援助,并基于弹簧的援助。结果, 发表 3月25日 科学机器人, 令人吃惊。

          穿着关掉的外骨骼钻机的单纯行为增加运行的能量成本,使得它比没有外骨骼运行13%硬。然而,实验表明,如果适当地由马达提供动力,所述外骨骼减少运行的能量成本,使得它比没有外骨骼,并且比外骨骼运行更容易的25%运行更容易15%关闭。

          与此相反,研究表明,如果外骨骼进行供电,以模拟弹簧仍然有能源需求的增长,使得它比运行11%的困难外骨骼免费的,只需2比非动力外骨骼%的更容易。

          “人跑的时候,他们的腿的行为很像弹簧,所以我们非常惊讶的是春天般的援助是无效的,”说 史蒂夫·科林斯在申博体育机械申博体育开户,副教授,论文的资深作者。 “我们都有我们如何运行,或散步,但甚至导致科学家仍然发现人体如何使我们能够有效地移动的直觉。这就是为什么像这样的实验是非常重要的。”

          如果未来的设计可以减少穿着外骨骼的能源成本,道可以在脚踝,预计会比电机供电的更便宜的替代品得到春天般的援助小利。

          供电您的步

          踝关节外骨骼模拟器的框架绑带围绕用户的小腿。其附加到鞋用鞋跟和碳纤维条插入到鞋底,靠近趾下环绳。电动机位于跑步机后面的(但不是在骨骼本身)产生的援助两种模式 - 即使基于弹簧的外骨骼实际上不会在最终产品中使用的电动机。

          顾名思义,弹簧状模式模拟物平行于小腿运行的弹簧,所述步骤的开始期间存储能量和卸载该能量作为脚趾推离的影响。在动力模式中,电机拖船的电缆,通过所述外骨骼的从脚跟背面到小腿运行。用类似于自行车制动拉索的动作,它脚趾离地期间向上拉动以帮助在正在运行的步骤的端部延伸的脚踝。

          “动力辅助起飞了很多的小腿肌肉的能量负担。这是非常有弹性,非常有弹性比较正常的运行,”德莱尼·米勒,在申博体育的研究生谁正在研究这些外骨骼,也帮助我们进行测试的设备说。 “从经验上讲,那种感觉真的很不错。当设备提供帮助,你觉得你能够永远运行。”

          11名经验的跑步者在跑步机上运行,​​而测试的两种类型的援助。他们还完成了,他们穿的硬件没有任何开启的援助机制的测试。

          每名选手必须成为习惯了外骨骼模拟器测试之前 - 和它的操作被定制,以满足他们的步态周期和阶段。在实际的测试中,研究人员通过跟踪他们多少氧气呼吸,他们被碳多少二氧化碳呼出口罩测量运动员的精力充沛的输出。每种类型的辅助测试持续了6分基础上,最后三分钟,每次锻炼他们的研究结果,研究人员。

          节约能源的研究人员观察表明,采用动力外骨骼亚军可能多达10%的提高自己的速度。这一数字可能会更高,如果运动员对训练和优化额外的时间。由于涉及相当大的收获,研究人员认为这应该是可能的转动力骨架成有效的不受限制的设备。

          未来

          通过提供物理支撑,信心和可能增加的速度,研究人员认为这种技术可以帮助人们以不同的方式。

          “你几乎可以把它作为一种交通模式,”说关荣棕褐色,研究生在机械工程谁,像米勒,继续这项研究。

          “你可以下车巴士,巴掌外骨骼,并覆盖最后一到两英里五分钟的工作毫不费力。”

          “这些都是在能源经济最大的改进,我们已经看到了用于辅助运行的任何设备,”柯林斯说。 “所以,你可能不会能够用这个在比赛中符合条件的时间,但它可以让你跟上你的朋友谁跑了一下比你快。例如,我弟弟跑波士顿马拉松,我很想能够跟上他的步伐。”

          研究人员从卡内基梅隆大学,根特大学和耐克公司。本文的合着者。这项研究是由耐克和美国国家科学基金会资助。

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