新的機器人外套可以推動人類表現的極限

運動員的可穿戴技術正在變為現實。

如果在沒有幾周訓練的情況下，你如何將平均跑步速度從9分14秒/英里提高到8分49秒/英里？

哈佛大學的研究人員已經證明，這身柔軟套裝可以將在跑步機上的代謝成本降低5.4％，大幅提高鍛煉效能更接近現實。

智人的發展在長跑中表現非常好，但我們的研究結果表明，這已經非常高效的系統進一步改進是可能的。

跑步是一種比走路更昂貴的運動形式，所以任何減少身體壓力的嘗試都必須增加最小的額外負擔。Wyss實驗室開發的柔軟外套技術是一種理想的輔助跑步平台，其基於紡織品的設計輕巧貼身。

沃斯實驗室的一個科學家小組，由Wyss博士後Giuk Lee領導，用一種外套進行了這項研究，這種外套包括將固定在大腿和腰帶後面的服裝連接到外部驅動單元上。當受試者穿著外套在跑步機上跑步時，驅動單元通過連接線，作為第二對臀部伸肌，對每一步施加力，通過分析跑步時受試者的氧氣消耗量和二氧化碳產量來測量代謝成本。

該小組測試了兩種不同的「輔助輪廓」或拉線模式：一種基於人體生物學，在正常運行中觀察到的最大髖關節伸展點開始施加力，另一種基於模擬外骨骼輔助斯坦福大學的一個小組即在跑步的稍後階段施加力量，並建議提供輔助力量的最佳點可能與生物學標準不同。為了證實這種懷疑，Lee及其同事發現，基於模擬的配置文件比基於生物學的配置文件在降低新陳代謝成本方面提高兩倍。正如作者在論文中指出的那樣，「我們的發現支持我們目前對模擬生物學的理解，即不一定總是最佳的概念的轉變。」

為了闡明為什麼在跑步中應用力量如此戲劇性地改善了代謝性支出，研究小組分析了當受試者的髖關節由助動絲輔助時，其他關節發生了什麼。他們發現，基於模擬的剖面也影響膝蓋伸展和腳與地面之間的力量，而基於生物學的剖面則沒有。Lee說：「生物學特徵只考慮了髖關節扭矩的大小，但人體並不是某一部分在獨立作用，而是充滿了多個關節上的肌肉來協調運動。「對髖關節施加力量影響全身系統，我們需要考慮這點，以提供最好的幫助。

該團隊希望繼續這項研究，以降低跑步的代謝成本。

馬爾科姆說：「我們在這項研究中只測試了兩個驅動輪廓，所以通過進一步優化系統可以減少運行成本，這將是有趣的。

「我們的目標是開發一個具有高功率重量比的攜帶型系統，以便使這套服裝大大減少佩戴它的成本。我們相信這項技術可以增加運動員的表現或幫助運動受傷後的恢復。「Lee補充道。

由於本研究中的執行器單元（包括電機，電子設備和電源）是非板載的，因此用於高性能轉輪的電池供電外殼還無法製作，但作者說技術正在朝著製造這種輔助外套發展。Walsh說：「這項研究是我們團隊展示新應用領域如何改善人類表現的一個很好的例子，我們快速利用了可穿戴技術和生物力學方面的經驗以及專業知識。

「我們在Wyss的工作受到了生物學上的啟發，正如Conor團隊的進展所顯示的，有時我們知道傳統的生物學觀點並不是生命系統的工作原理。我們需要在整個生命體的背景下放置單個組件，在這種情況下用的是人類髖關節。當我們這樣做的時候，變革性的新技術就會出現，「哈佛醫學院的血管生物學猶大教授，波士頓兒童醫院的血管生物學項目主任唐納德·英格（Donald Ingber），以及海洋生物工程學教授。「自然界賦予我們的思考力是有限制的，這樣的研究超越了這樣的限制，我們可以做得更好嗎？」

這點我們大家都會相信，他們在未來會做的更好、更完美。人類在進步，社會在進步，當然我們的需求也在無限擴展。這款產品可以讓我們的運動員，在鍛煉時得到更好的鍛煉效果，讓他們更容易的提升自己的體能極性，讓他們對速度的追求更上一層樓。這款新研發的穿戴產品的誕生，只能說智能產品對於我們現如今的人，已經是必不可少的了，他們讓我們省去很多寶貴的時間，在最短的時間內達到我們預先想要得到的成果。

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文|由小來

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