《科学》:告别均码 外骨骼也能量身定制 能耗减24%

顾汉现

作者：张娟娟等

来源：《科学》

发布时间：2017/7/12 13:32:44

告别均码 外骨骼也能量身定制

鞋合不合适只有脚知道，用于提升人体动力的外骨骼系统也是如此。《科学》杂志近日发文称，研究人员研发出一种外骨骼系统的优化方法，能为使用者量身定制最优助力模式，从而结束了外骨骼系统均码的历史。在对健康参与者的测试中，与无助力系统（此时外骨骼相当于一只较重的鞋）相比，优化的单脚脚踝外骨骼令行走时能耗减少24%。

论文第一作者、南开大学计算机与控制工程学院副教授张娟娟告诉科技日报记者，外骨骼的设计初衷是提升人体动力，比如在行动时减少能耗。然而，由于人体的复杂性，每个人在自然条件或有外力干扰时的运动方式不尽相同，用外骨骼施加同样的助力在不同人体上可能产生截然不同的反应。

为了创制更个性化、更有效的外骨骼，张娟娟与美国卡内基·梅隆大学研究人员一起研发了一种私人定制方法。该方法能根据人体代谢耗能在线调节外骨骼的助力模式，找到适合用户的最优模式。

实验中，该系统以4个参数改变脚踝外骨骼协助行走的方式：最大助力、出现最大助力的时间、助力从零增至最大值的时长和从最大值回降至零的时长。行走约1小时这一过程中，该系统用一个模仿自然选择的优化方法，不断改变助力模式并进行优胜劣汰，最终确定适合此人的最优模式。用此方法对单脚脚踝外骨骼进行优化后，11名受试者的行走能耗对比无助力模式平均减少了24%，而穿双侧脚踝外骨骼的受试者能耗降幅达33%。

值得一提的是，受试者穿戴优化外骨骼更长时间行走后，能耗会进一步降低，这表明，在使用外骨骼时人体会逐渐学习和适应该装置，从而实现进一步的优化。（来源：科技日报 姜靖）

http://paper.sciencenet.cn/htmlpaper/201771213324416344452.shtm

http://science.sciencemag.org/content/356/6344/1280?rss=1



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