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《科学》最新封面:超人运动服问世,走路省力9%,跑步省力4%

2019-09-13孙滔

海外星云 2019年16期
关键词:助力科学检测

●孙滔

这项研究登上了《科学》封面

这是一款机器助力服装,可以让人在运动时减少代谢,节省能量。这款特殊服装更像是一套自行车运动衣,由内布拉斯加大学奥马哈分校(UNO)和哈佛大学的研究人员合作研发。这套衣服可以让人在行走时节省9.3%的能量,在跑步时节约4%的能量,这个效果相当于佩戴者减重了7.4公斤和5.7公斤。

机械助力衣

走路和跑步并不简单,两种步态中肌肉和关节的生物力学有着根本的区别,生物力学家常常把行走比作钟摆,而跑步则是一种重心上下波动的弹簧运动。另外,行走时人体重心在站立状态最高,而跑步时则是站立状态重心最低。这些就让发明同时协助走路和跑步的助力衣服有了很大挑战。

共同通讯作者、内布拉斯加大学奥马哈分校助理教授Philippe Malcolm称,他们正是在利用这些生物力学原理来开发步态分类算法,通过依附身上的传感器来跟踪人体重心的加速度,从而准确检测佩戴者运动状态的变化。一旦检测到步态切换,装备会自动调整其动作程序。

走路和跑步还是有共同点的,两者都具有髋关节的延伸,前脚在落地之后都需要发力来驱动身体前行。这也是这套装备的核心理念。这套重达五公斤的装备由织物包裹,在腰背和大腿处与腰带连结,其在大腿处的装置会产生拉伸作用,以协助髋部伸展。同时躯干部的传感器在检测佩戴者是在走路还是运动,大腿处的传感器检测腿部位置的变化,这时候装备后面的马达(驱动器)就会在佩戴者前脚落地之前拉伸装备,这就可以帮助臀部伸肌,节约相同运动力度所消耗的能量。……

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