靴型行走助力装置让你健步如飞

借助科技的力量，《名侦探柯南》里的脚力增强鞋问世了。美国工程师于近日研发出一款行走助力装置，旨在提升人们的行走效率，让穿戴者走得更加省力。

美国卡内基梅隆大学的工程师们发明出了一款无需搭载动力、降低力气消耗的踝关节外置装置。这款行走辅助装置在与人体跟腱平行的位置安装了一根弹簧，在脚部着地的时候，弹簧可以分担小腿腓肠肌的一部分力量，从而使走路更加轻松。

这款装置使用了最新的外骨骼技术，无需外置动力源，就可以支撑穿戴者的重量。它借助吊带附在人的腿上，利用穿戴者自己的肌肉力量，从而给弹簧提供助力。不久以后，六十多岁的老年人们就可以借助这款装置，延长自己的运动年限。

据 Nature 杂志在周三的描述，这款新装置还仅仅处于样品阶段。但是那些研发了这款物美价廉的行走辅助装置的研究者们则坚信，十年之后，这款装置就会风靡全球。这款辅助装置并不像其他的研究者所研发的「铁人」套装一样，虽然旨在帮助人们更轻松地行动，却非常笨重粗陋。它的那些吊带并不需要任何的外置动力，单纯通过设计精当的弹簧系统，就能让人们的行走效率提升 7%。当然，这款装置无法像那些自带发动装置的笨重套装一样，帮助本来就不能走路的人迈开双腿，但对于那些本来可以行走不过有一定困难的人来说，这款靴子形状的器械可以帮助人们保持一种更加平衡也更为舒适的步态。

这款装置在每一步中只能承担不到 10% 的力量听起来不算很多——折合下来相当于卸下了一个 10 磅重的双肩背包。Gregory Sawicki 是美国北卡罗来纳大学 Chapel Hill 分校的生物医学专业工程师、运动生理学家，以及该研究的共同作者。据他所言，除非摘下这款助力装置，否则穿戴者在使用该装置的时候，是感觉不出来和平时走路有什么不同的。

「我必须得告诉你，这种感觉实在是太棒了，」Sawiciki 说道：「在刚穿上它的头十分钟里，你会体验到一种如同踩在湿软土地上的那种舒适的感觉。而在此之后，你的身体就适应它了，甚至不会让你感觉到你在穿着它。」

「而当你脱下这个装置之后，你就会像行为失能了一样，」Sawicki 说道：「只有摘下它，你才能意识到它对你的帮助有多大。在刚摘下它的几分钟里，你都会觉得身体格外沉重。」

Sawicki 和他的合著人 Steve Collins（美国卡内基梅隆大学机械工程专业的助理教授）认为，这款最新研发出来的装置可以帮助部分瘫痪的人们——比如说中风患者——这些人虽然可以走路，但得花费很大的气力。

大约在 10 年前，同为美国密歇根大学研究生的 Collins 和 Sawicki，开始了第一次对人力辅助装置的研究工作。Sawicki 发明了一种气动的仿人体装置，通过向穿戴者的膝关节部位泵入向上方向的空气，从而给穿戴者以一个额外的推动力。但是这个装置实在太过笨重，而且必须要接上实验室里的动力源之后才能使用。

自从决定开发一款无需外置动力的助力装置之后，Sawicki 研究了肌肉生理学，以寻求一个更好的解决方案。而最终的解决方案，就是一种配备了弹射器的靴子。迈开步子的时候，靴子上的离合器可以通过腓肠肌后面的弹簧，减轻穿戴者脚上的推动力，继而在腿往回收的时候释放这部分力量，从而将力量反馈给穿戴者。

「当然了，用这种方式帮助行走比其他装置要困难得多，」Collins 说道：「和那些提供外在动力从而让你的肌肉减少用力的模式不同，穿戴者自己就可以建立一种省力的模式。但是挑战正是我们自己走路的方式。人类作为两足动物经历了 700 万年的演化，并且在一生之中花费上万小时来练习走路，我们是否还有可能进一步减少走路所需的能量呢？」

Colins 和 Sawicki 指出，他们的设计还只是处于样品阶段，尚未达到成品的要求。他们依然需要研究该怎样让这款装置保持靴子的形状，而不是要给每一套产品都一一塑型。此外，他们还需要选取其他材料，以满足大规模生产的需求。Colins 和 Sawicki 意识到，他们现有的样品也并非对每个人都适合：他们的设计很大程度上是基于本身不作用力的行走辅助，但是通过积分电动机和对肌体更坚固的支持，也可以实现现有效果，甚至比现在更加省力。除此之外，他们还需要测试该装置是否能够在穿戴者负担重物时分担一些拉力（这一点很受军方的重视），以及装置是否可以适配不同的鞋子和步速。

但是按照现实情况而言，相比于其他成本足有几万美元的机械化装置，Colins 和 Sawicki 的这款设备的制作成本只需要几千美元，而它们都宣称能帮助人们走得更为省力。考虑到成本这一点，Colins 和 Sawicki 的设备有望在老年人市场中一炮而红。

「我们预期的定价是不高于一副高性能滑雪板的价格，」Sawicki 说道：「此外我们潜在用户的很大一部分，将是那些受困于年龄增长而带来的问题的那些人。可以想见，那些爱好休闲娱乐的人们，比如那些喜欢远足或者跑步的六七十岁的老年人们，就可以通过使用我们的设备来延长运动的年限，差不多可以延长十年或更久。」

本文来源： washingtonpost