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皓天鑫
可能是漫威電影中“鋼鐵俠”的裝備過于神奇和科幻，現(xiàn)實中每當有相關(guān)的新技術(shù)或新產(chǎn)品出現(xiàn)，人們總會為其打上“鋼鐵俠”的烙印，比如日前的一套穿越英吉利海峽的空氣動力懸浮板Flyboard Air，就有人稱它為“鋼鐵俠飛行套裝”。
雖然不管從外形還是從應用來看，這塊懸浮板與鋼鐵俠的套裝都扯不上任何關(guān)系，似乎更像蜘蛛俠中“綠魔”的滑板多一些，但這些都擋不住人們愛以“鋼鐵俠”來命名的熱情。這不，就在近日又有一款裝備被冠以了“鋼鐵俠”名號，而這回是條褲子。
據(jù)新一期的《Science》封面展示，哈佛大學近研究了一條外穿機械短褲，看起來就像普通的短褲一樣，但實際是一套十分智能的外骨骼裝備。不少人稱其為鋼鐵俠的裝甲，但有所不同的是哈佛的這個“裝甲”更柔和、低調(diào)，且只覆蓋腰部到腿部的一部分。
與人們常見的外骨骼裝備不同，哈佛這一臀部輔助短褲設(shè)計相當簡單，且重量十分輕便。據(jù)悉整個設(shè)備重約5公斤左右，真的就和紡織布料短褲重量差不多，其中大部分重量來自于靠近身體質(zhì)地的短褲頂部隱藏的小電池和電機組。
在“短褲”整體的設(shè)計上，哈佛大學與幾個探究機構(gòu)合作，共同引入了軟體機器人和仿生領(lǐng)域的研究成果，將這件裝備打造成為輔助跑步和走路的神器。是的，這件裝備在應用上也與普通的外骨骼裝備不同，并非用來舉重或者對抗異形，而是簡單的輔助跑步與行走。
那么，如此輕薄的一條褲子，是如何做到外骨骼裝備的智能化和正常應用的呢？
原來，產(chǎn)品看起來雖然是一條短褲，但其下背部有一個機械裝置，腿上有綁帶，用于簡單地輔助腿部伸展運動。通過電機系統(tǒng)幫助佩戴者在腰帶和大腿之間施加張力，在臀部關(guān)節(jié)處產(chǎn)生外部延伸扭矩，與臀肌協(xié)同工作，便能有效輔助人們進行行走和奔跑。與此同時，機載計算機還可以檢測佩戴者身體的運動，從而確定步態(tài)的類型以及腿部當前所處的步態(tài)階段。
研發(fā)團隊的一位成員表示，他們利用生物力學理論來開發(fā)步態(tài)分類算法，通過使用附著在身體上的傳感器監(jiān)測個體質(zhì)心的加速度，可以穩(wěn)定可靠地檢測從一個步態(tài)到另一個步態(tài)的過渡，一旦檢測到步態(tài)轉(zhuǎn)換，該裝備就會自動調(diào)整其驅(qū)動曲線以協(xié)助其他步態(tài)。換言之，“人工智能+傳感器”的融合應用，讓其擁有了發(fā)揮功效的強大能力。
簡單的輔助跑步和走路，在應用上肯定無法像大部分外骨骼裝備一樣作用于工業(yè)、競技等領(lǐng)域之中，那這款裝備未來的應用空間在哪里呢？其實主要還是醫(yī)療方面。
研究人員將這款設(shè)備用在上坡、行駛和戶外場景的測試中，發(fā)現(xiàn)該套裝能夠在人行走時減少10%左右，在奔跑時減少4%的代謝負荷，這些數(shù)字聽起來雖然不是很多，但用于康復和生活領(lǐng)域的人們來說，已經(jīng)有很大幫助。
該項目研究作者在發(fā)布會上曾表示，該裝備的研發(fā)價值并非只是能夠輔助人們更好的生活和治療，更重要的是，人們從微量適度的代謝減少中看到了可穿戴設(shè)備對人體代謝的作用和幫助，這為日后更多該領(lǐng)域的研究和應用發(fā)展鋪平了道路。
接下來，該團隊還將進一步優(yōu)化技術(shù)和裝備，包括進一步減輕重量、個性化和提高易用性。未來，研發(fā)團隊也希望將其用于醫(yī)療、軍事等一系列應用之中，進一步挖掘和發(fā)展其應用價值，我們可以稍微期待一下。
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