科学家发明短裤式柔性外骨骼，穿上跑步如腰上少了十几斤赘肉

一提到“机械外骨骼”，人们常常会想起钢铁侠的帅气战衣。不过普通人并不负担飞翔打斗的使命，轻便的小型设备更能满足日常的运动需求。

哈佛大学工程与应用科学学院科学家Jinsoo Kim团队近日开发了一种仅有5千克重的柔性外骨骼机器人，由一条腰带和两条腿套组成。

穿戴者在野外环境里跑步

这条特殊的“短裤”可以在复杂的户外环境里探测穿戴者的步态，并为穿戴者提供适当的运动辅助，令穿戴者行走、奔跑更为省力。

相关论文于8月16日发表在顶级学术期刊《科学》杂志上。

正常的人体可以在行走和跑步之间快速切换，步态之间有着近乎无缝的过渡。然而，从生物力学的角度上说，行走和跑步有本质的不同。开发同时能辅助步行和跑步的设备并不容易。

检测跑步步点

很早以前，科学家就发明了由钢铁框架搭成的机械外骨骼，可以增强穿戴者的运动能力，降低步行的代谢消耗，从而帮助到老弱和残疾者。

但若要辅助穿戴者跑步，机械外骨骼本身的重量就成了一大障碍。这是因为，跑步时代谢消耗受重量的影响更大。此外，地形越复杂，设备本身的重量就越容易成为负担。

分析跑步步态

钢铁侠的全身套装有多重呢？国外有热爱漫威的物理学家认真计算过，即使是用较轻的钛合金材料，钢铁侠的战衣也会重达37千克。

而短裤式柔性外骨骼机器人的重量只有5千克，主体由一条腰带和两条腿套组成，这意味着穿上它后，承重的身体部位主要是腰部和大腿。如果把承重部位放在本就容易产生代谢损耗的小腿和脚，装置节省的损耗就较难抵消负重本身的损耗。

穿戴者可自如拉伸

具体来说，它的工作原理是这样的：两个连接着线缆的电机通过滑轮，在腰带和腿套间施加拉力，围绕臀部关节外产生拉伸力矩，从而辅助走路、跑步。

研究人员表示，穿上柔性外骨骼后，人们步行和跑步的代谢消耗会分别降低9.3%和4.0%，提高运动成绩。直观来说，相当于腰上分别少了7.4千克或5.7千克的赘肉。