脚踝外骨骼艾滋病跑步

跑步是很好的运动，但并非每个人都感觉很好。为了提高体育活动 - 并可能创建一种新的运输方式 - 斯坦福大学的工程师正在研究人们可以绑在腿上以使跑步更轻松的设备。

在模拟此类设备的电动机系统的实验中 - 称为外骨骼模拟器 - 研究人员调查了两种不同的运行援助模式：电动驱动的援助和基于春季的援助。结果令人惊讶。

仅穿着外骨骼钻机的行为增加了运行的能源成本，这比没有外骨骼的跑步要困难13％。但是，实验表明，如果由电动机适当供电，外骨骼会降低运行的能源成本，这比没有外骨骼的运行容易15％，而不是随着外骨骼的关闭而跑步的25％。

相比之下，研究表明，如果外骨骼动力模仿春季，能源需求仍然有所增加，这比无持续外骨骼的难度要比无供电的外骨架要容易11％。斯坦福大学机械工程副教授，报纸高级作者史蒂夫·柯林斯（Steve Collins）说：“当人们奔跑时，他们的腿的行为就像春天一样，所以我们很惊讶像春天的援助无效。”“我们所有人都对我们的跑步或行走方式有直觉，但即使是领先的科学家仍在发现人体如何使我们有效地行动。这就是为什么这样的实验如此重要的原因。”

如果未来的设计可以降低佩戴外骨骼的能源成本，那么跑步者可能会从脚踝的春季辅助方面获得少量好处，脚踝的春季辅助能力预计将比电动机驱动的替代品便宜。

为您的步骤提供动力

脚踝外骨骼模拟器的框架围绕用户的胫骨绑带。它连接到鞋子上，并在脚后跟下方绳索循环，并在脚趾附近插入碳纤维条。位于跑步机（但不在外骨骼本身）后面的电动机产生了两种援助模式 - 即使基于春季的外骨骼实际上不会在最终产品中使用电动机。

顾名思义，类似弹簧的模式模仿了平行于小牛的弹簧的影响，在台阶开始时存储能量，并随着脚趾的推开而卸载该能量。在动力模式下，电动机拖着一条电缆，该电缆从脚后跟到小腿的外骨骼背面延伸。采用类似于自行车制动电缆的动作，它在脚趾上向上拉动，以帮助在跑步步骤结束时伸展脚踝。

斯坦福大学的研究生德莱尼·米勒（Delaney Miller）说：“动力援助减轻了小牛肌肉的许多能源负担。这是非常弹性和非常有弹性的。”。“从经验上说，这感觉真的很好。当设备提供帮助时，您会觉得自己可以永远跑步。”

十一位经验丰富的跑步者在跑步机上跑步时测试了两种援助类型。他们还完成了在没有任何援助机制打开的情况下穿上硬件的测试。

在测试之前，每个跑步者都必须习惯于外骨骼模拟器 - 其操作经过定制以适应其步态周期和相位。在实际测试中，研究人员通过面膜测量了跑步者的能量输出，该口罩跟踪了他们呼吸的氧气以及呼吸呼吸的二氧化碳。每种援助的测试持续了六分钟，研究人员的发现基于每个练习的最后三分钟。

研究人员观察到的能源节省表明，使用动力外骨骼的跑步者可以提高其速度多达10％。如果跑步者有额外的培训和优化时间，这个数字可能会更高。鉴于涉及可观的收益，研究人员认为应该有可能将动力的骨骼变成有效的不受束缚的设备。

未来

通过提供身体支持，信心以及可能提高速度，研究人员认为这种技术可以以各种方式帮助人们。机械工程研究生Guan Rong坦说：“您几乎可以将其视为一种运输方式。”“您可以下车，在外骨骼上打耳光，并在五分钟内覆盖最后一到两英里，而不会汗流。”

柯林斯说：“这些是我们在任何用于协助运行的设备中看到的能源经济的最大改进。”“因此，在比赛中您可能无法在合格的时间内使用它，但是它可能会让您跟上比您更快的朋友的步伐。例如，我的弟弟跑了波士顿马拉松比赛和我很乐意与他保持同步。”