外骨骼研究證明了訓(xùn)練的重要性

研究人員說(shuō)，外骨骼設(shè)備有多種用途，例如加快我們的步行速度或使跑步更容易。然而，他們不知道究竟是什么使外骨骼有效。例如，定制有什么好處?簡(jiǎn)單地習(xí)慣外骨骼有多大影響?斯坦福大學(xué)斯坦福生物機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)室的研究人員研究了這些問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)訓(xùn)練在外骨骼提供幫助方面起著非常重要的作用。

“人們?cè)趯W(xué)習(xí)新任務(wù)方面非常出色，”斯坦福生物機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)室前成員、21 年博士 Katherine Poggensee 說(shuō)。“因此，僅通過(guò)培訓(xùn)——只要讓人們有時(shí)間學(xué)習(xí)如何自己使用設(shè)備——他們就可以從我們的設(shè)備中獲益匪淺。”

為了揭開(kāi)外骨骼成功的秘訣，Poggensee 和機(jī)械工程副教授兼生物機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人史蒂夫柯林斯監(jiān)測(cè)了 15 名配備腳踝外骨骼模擬器的人的進(jìn)展情況，該模擬器是一種附著在鞋內(nèi)和腳踝周圍的裝置。一個(gè)人的腿并模仿動(dòng)力外骨骼，但允許通過(guò)基于實(shí)驗(yàn)室的特殊控制器進(jìn)行大量定制和微調(diào)。

這些人以前從未使用過(guò)外骨骼，雖然他們都從訓(xùn)練中受益，但不同的方法產(chǎn)生了截然不同的結(jié)果。與關(guān)閉外骨骼行走相比，接受最有利訓(xùn)練條件的參與者在外骨骼輔助下行走時(shí)消耗的能量減少了近 40%。在所有參與者中，研究人員確定訓(xùn)練貢獻(xiàn)了外骨骼提供的整體益處的一半左右。9 月 29 日發(fā)表在Science Robotics 上的一篇論文詳細(xì)介紹了這項(xiàng)研究。

“給我們同事的主要信息是：我們需要提升我們的實(shí)驗(yàn)性游戲。我們需要真正訓(xùn)練人，”柯林斯說(shuō)，他將外骨骼體驗(yàn)描述為不像穿上超級(jí)英雄的智能盔甲，而更像是騎自行車。“一旦你學(xué)會(huì)了如何做好，你就可以穿上外骨骼開(kāi)始走路，這很容易——但成為專家確實(shí)需要一點(diǎn)時(shí)間。”

花時(shí)間

研究人員關(guān)注三個(gè)主要問(wèn)題：我們能否通過(guò)給人們一個(gè)設(shè)備并讓他們長(zhǎng)時(shí)間行走來(lái)訓(xùn)練他們使用外骨骼?如果我們讓人們接觸各種外骨骼行為，我們能幫助他們更快地訓(xùn)練嗎?而且，一旦人們接受了全面培訓(xùn)，外骨骼的定制控制如何影響表現(xiàn)?

參與者被分為三個(gè)主要小組，每個(gè)小組都經(jīng)歷了五天的培訓(xùn)。一組接受外骨骼模擬器的通用幫助(基于過(guò)去對(duì)參與者的幫助)，另一組在整個(gè)研究過(guò)程中根據(jù)他們的特定需求不斷優(yōu)化設(shè)備，第三組經(jīng)歷了每天重置的優(yōu)化。正如預(yù)期的那樣，持續(xù)優(yōu)化組的參與者看到了能量消耗的最大下降，并且因?yàn)樗麄兘佑|到了一些外骨骼行為的多樣性，所以更快地獲得了這些好處。

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