根据发表在《开放获取》杂志上的一项原理验证研究，哈佛大学的研究人员开发的一种柔性外骨骼服，可以降低负重行走时的能量消耗神经工程与康复杂志．
研究人员发现，在负重行走过程中，外套平均减少了7.3%的能量消耗——代谢成本。这套宇航服还显著减少了臀部、膝盖和踝关节所做的工作，而不影响步幅的频率和长度。穿着宇航服走路时，走路者的臀部、膝盖和脚踝的运动与不负重走路时的运动相似。这表明，这套衣服不会影响穿着者的行动自由，而是让他们回到更接近于不负重行走的样子。
哈佛大学的研究人员使用纺织品来制造他们的替代品，以取代坚硬的外骨骼，后者更重，会干扰关节的自然运动，导致穿戴者改变走路的方式。这套宇航服由一条腰带、两条大腿带和两条小腿带组成，通过电缆连接到安装在背包上的两个马达上。来自马达的能量通过电缆传输到服装，并将其传递给穿着者。这套衣服只有在检测到行走动作时才会激活。它帮助髋关节和踝关节，它们共同贡献了行走时腿部关节产生的80%的力量。
通讯作者康纳·沃尔什(Conor Walsh)说:“我们的研究结果首次证明，自主软外套可以减少负重者的能量消耗，可能会提高他们的整体步态表现。”
他补充说:“除了帮助搬运货物的人，我们还在探索如何使用这种软外套来帮助行动不便的人，为这项技术在更广泛的人群中的应用铺平道路。”
根据研究人员的说法，帮助负重行走的设备为自己的重量买单是很重要的，这意味着即使穿着者承担了额外的负重，行走的总体代谢成本也会降低。为了弄清楚情况是否如此，研究人员在三种情况下测试了他们的外套。在没有动力的情况下，研究参与者穿着宇航服，背着一个装满衣服的背包，并关闭了宇航服。在动力条件下，参与者穿着宇航服，背着一个装满衣服的背包，并打开宇航服。第三种情况作为基线，脱掉宇航服，从背包中取出同等重量的宇航服(6.5公斤)。
7名没有肌肉、关节或骨骼损伤或疾病的有经验的负重者在跑步机上以每秒1.5米的恒定速度行走，同时负重相当于其体重的30%。研究人员监测了参与者的新陈代谢、动力学(影响身体运动的力量)和运动学(例如关节和肌肉的屈曲、伸展或旋转)。研究人员还分析了参与者的呼吸、步态和肌肉活动。
先前对负重者运动的研究发现，负重行走时，他们小腿的肌肉需要更努力地工作，以承受负荷并平衡关节。由此产生的更高的肌肉活动与代谢成本的增加有关。这会导致疲劳，降低机动性和整体性能降低。急性医疗问题和受伤风险的增加也与负重行走有关。
研究人员表示，这种设备可以使经常携带重物的人群受益，比如士兵、急救人员或徒步旅行者。它对身体有缺陷的人也很有用。
尽管在这项研究中，髋关节、膝关节和踝关节所做的功的总和明显减少，但在肌肉激活方面只测量到很小的差异。研究人员表示，还需要进一步的工作来了解潜在的特定肌肉机制，并找出这种套装在单个关节上提供的帮助是最有效的，还是在多个关节上共享。
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1.Fausto A. Panizzolo, Ignacio Galiana, Alan T. Asbeck, Christopher Siviy, Kai Schmidt, Kenneth G. Holt和Conor J. Walsh设计了一种生物启发的多关节软外骨骼服，可以减少负重行走的能量消耗，神经工程与康复杂志2016, DOI: 10.1186/s12984-016-0150-9
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