研究人員說，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)斯坦福生物機電一體化實驗室的研究人員研究了這些問題，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。
“人們在學(xué)習(xí)新任務(wù)方面非常出色，”斯坦福生物機電一體化實驗室前成員、21 年博士 Katherine Poggensee 說。“因此，僅通過培訓(xùn)——只要讓人們有時間學(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。”
為了揭開外骨骼成功的秘訣，Poggensee 和機械工程副教授兼生物機電一體化實驗室負(fù)責(zé)人史蒂夫柯林斯監(jiān)測了 15 名配備腳踝外骨骼模擬器的人的進展情況，該模擬器是一種附著在鞋內(nèi)和腳踝周圍的裝置。一個人的腿并模仿動力外骨骼，但允許通過基于實驗室的特殊控制器進行大量定制和微調(diào)。
這些人以前從未使用過外骨骼，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)介紹了這項研究。
“給我們同事的主要信息是：我們需要提升我們的實驗性游戲。我們需要真正訓(xùn)練人，”柯林斯說，他將外骨骼體驗描述為不像穿上超級英雄的智能盔甲，而更像是騎自行車。“一旦你學(xué)會了如何做好，你就可以穿上外骨骼開始走路，這很容易——但成為專家確實需要一點時間。”
花時間
研究人員關(guān)注三個主要問題：我們能否通過給人們一個設(shè)備并讓他們長時間行走來訓(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)?
參與者被分為三個主要小組，每個小組都經(jīng)歷了五天的培訓(xùn)。一組接受外骨骼模擬器的通用幫助(基于過去對參與者的幫助)，另一組在整個研究過程中根據(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，并且因為他們接觸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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