哈佛研发的短裤穿上立刻“轻十斤” 能给人省劲儿

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最近，一条由哈佛大学合成生物学研究所（Wyss）领衔开发的“短裤”登上了《科学》（Science）杂志封面。   



这条长得和《进击的巨人》里的“立体机动装置”几乎一模一样的短裤，不仅能适应各种不同的地形和速度，还能“拉扯着”使用者走路跑步。   



穿上这条短裤，腰部的电机和电缆就会根据使用者的运动状态，持续牵引大腿和臀部，协助髋关节运动。使用者会感觉自己还没出力，人就已经窜出去了。   



“穿上这套系统十几分钟后，你会有点怀疑它是不是真有用，因为你只能感觉到自己在正常走路。”哈佛大学Wyss研究所工程师David Perry描述道，“然而，一旦你把系统关闭，你就会突然感觉两条腿灌了铅似的沉。这就好像你从机场传送带上下来的瞬间，才意识到在传送带上跑得有多快一样。”   



而《科学》杂志论文中公布的数据也显示，这条短裤真的能给人省劲儿。   



在测试中，以每秒1.5米的速度行走时，短裤能降低使用者9.3％的代谢率，以每秒2.5米的速度跑步时，短裤能降低4.0％的代谢率。相当于使用者在走路和跑步时分别减轻了7.4公斤和5.7公斤体重，凭空甩了十多斤肉。   




耗氧量测试   



尽管这条短裤看上去没什么机械感，但这却是目前人类研制出的最高水平的柔性外骨骼。   



它不仅穿脱方便（对于日常使用来说很重要），重量只有10斤，而且能适应跑步、走路、上下坡等多种场景。而之前开发的外骨骼，不是太笨重，就是太僵硬，只能应付某种特定的运动模式。   



研制出这样能显著提高人类运动能力的泛用型外骨骼，还是史上第一次。   




在走和跑间自由切换   



和想象中的不同，研发外骨骼的难点不在于如何增益人体运动（只要几根牵引带就能做到），而在于教会牵引系统适应人类的不同运动模式。   



事实上，人在走路和跑步时，腿部的工作方式有很大的区别。   



走路时，人体的质心移动就像一个“倒立摆”（图A上部），随着两只脚的前后移动发生偏移。   



但跑步时，人体就变成了一个“弹簧质量系统”（图A下部），每条腿都像一根连接在胯上的弹簧，不停地压缩再弹起。   



为了让短裤在两种状态下给予人体不同的辅助，研究团队在外骨骼上装备了测量力和运动角度的传感器，并根据传感器的反馈数据训练了控制算法，来自动检测佩戴者是在走路还是在跑步。   



为了测试这套装置在现实场景中的功能，研究人员也另外邀请测试者穿着短裤在丘陵和山地运动。结果表明，这种外衣也有助于上坡和变速奔跑。   



研究团队表示，下一步，他们打算把这套系统的重量再减轻40%，减到5斤左右。   




户外工作者的福音   



尽管对于健身者来说，减少跑步时的代谢并不是什么诱人的科研成果，但还有更多的人做梦都想走路省省劲儿。   



在工作中需要长途跋涉、负重前行或快速移动的人，都会成为外骨骼的受益者。不管是进行地毯式搜索的救援人员，运送物资执行任务的军人，还是户外徒步探险者，都能在工作活动中用到这套系统。   



在将来，随着技术的不断成熟，这条短裤甚至能帮助有腿疾的人复健和行走，发挥更大的作用。   



来源：硅星人　　作者：邢逸帆