外骨骼在行动中。（来源：哈佛生物设计实验室） 外骨骼似乎是动漫和超级英雄电影中的东西，但这项技术实际上用于帮助那些可能需要助力才能进行日常生活的人。 这些穿戴技术通常像高科技潜水服一样穿在身体上，通常是腿上。 外骨骼旨在在需要时为腿部的各个部位提供支撑力，帮助用户更轻松自然地行走。 现在，哈佛大学的最新研究发表在《科学机器人》上，显示了外骨骼实时适应用户的潜力，可以考虑到用户行走时步态的微小变化。
一种尺寸并不适合所有人
为了发挥最大效益，这些穿戴技术必须与用户独特的生理机能和运动模式完美同步。 这具有挑战性，因为每个人都有独特的步态，这取决于他们的解剖结构、年龄、是否存在损伤或疾病，甚至个性。 外骨骼的设计和程序可能对一个人来说完美无缺，但实际上会抑制另一个人的运动。 构建一种适应性强的外骨骼，能够响应步态和运动的变化，是应对此类技术不可避免会遇到的各种人体类型的最佳方式。 目前优化方法面临的挑战是，它们需要大量的时间和观察才能创建。 受试者需要反复行走才能建立其运动模式的粗略近似值——即使这样，也无法考虑到用户行走时可能发生的变化。 新型外骨骼可以快速适应用户的运动。 这很重要，因为人类实际上会在行走时对步态进行微小的调整，以最大限度地提高效率。 通过测量这些变化，研究人员能够为每个用户构建配置文件，告知外骨骼何时何地为他们提供助力。
言行一致
研究人员使用的外骨骼紧贴腰部和大腿，有助于优化行走时的髋关节伸展。 它比全功能的机器人腿更微妙，但这里的目标是效率，而不是力量。 八名成年男性受试者穿着外骨骼在跑步机上行走，同时计算机监控他们的运动。 研究人员将此称为“人机循环”优化模型，因为它依赖于用户的持续输入来完善其计算。 优化算法在每个周期后更新外骨骼施加力量的方式，逐渐锁定每个受试者的理想运动。 大约 20 个周期后，计算机为每个参与者创建了个性化的“配置文件”。 所有这些研究和数学都很棒，但重点是什么？ 嗯，与不穿外骨骼行走相比，优化的外骨骼使用户的代谢输出平均降低了 17.4%，研究人员表示，这比现有的外骨骼提高了 60%。 个性化外骨骼是将其引入我们生活的又一步。 但目前，这种个性化处理所需的数学和处理能力需要外骨骼与附近的计算机进行持续通信——这对移动性不利。 但正如我们都知道的，计算机每天都在变得更小、更强大。 下一站，《新世纪福音战士》——或者《钢铁侠》，任你选择。
