Credit:佐治亚理工学院电子与纳米技术研究所根据佐治亚理工学院研究员亚伦·杨(Aaron Young)的说法，在过去几年里，长期在流行科幻小说和电影作品中描绘的机械辅助系外服终于开始看到商业部署。这些外套装大多具有所谓的被动设计，通过弹簧等无动力元件帮助穿着者。结合了电子设备和动力马达的主动式宇航服还没有得到最好的应用。它们往往又大又重，依靠坚硬的外骨骼将重量从身体转移到地面。杨说，外骨骼也增加了很大的硬度。穿上最活跃的系外服有点像用叉车，限制穿着者在垂直平面内举重。
由于所有这些原因，在10月5日发行的《IEEE机器人交易》中描述的Young的非对称背部exo suite(ABX)是高度非标准的。没有外骨骼，没有坚硬的结构，没有任何与地面接触的东西。如果穿着者只是站在那里，除了给他们的腿增加14磅之外，它什么也不会做。但是，如果他们从倾斜的位置抬起身体，会发出一种有点疯狂的声音:那是ABX帮助他们旋转躯干，帮助他们扭动的声音。
虽然大多数主动式外套装都支持垂直提升，但旋转和扭转运动也无处不在，尤其是在某些体力劳动领域，如垃圾收集和行李处理。根据杨的说法，在许多情况下，这些动作可能会很笨拙和费力，导致工伤和背痛。反过来，背痛与施加在脊柱上的压力和剪切力的强度直接相关。
在设计他们的外套时，研究人员寻求一种方法来减少脊柱关节上的这些负荷。穿上它看起来有点像戴上一个未来感十足的背包。两个马达首先绑在大腿上部的后面。然后，这些电机连接到相对肩部的后部，每个电机都有自己的电缆，形成对角重叠的两条电缆。当它检测到穿着者从弯曲的姿势站起来时，它通过向电缆施加张力来提供帮助。
“这绝对是一种不同于标准外骨骼的感觉。这不是你的标准设计，”杨说。
因为斜拉索有一个水平的运动分量，它们对躯干施加拉力，有助于躯干左右扭转。在测试中，研究人员显示，当ABX的穿着者将重物从地面甩向一侧时，根据肌电图传感器的测量，外套装平均减少了16%的背部肌肉激活。当穿着者对称地、笔直地举着重物离开地面时，外套装还减少了37%的背部肌肉用力——这一辅助水平与更刚性的设计相当。
“人们肯定觉得技术在帮助他们，这很棒。我们确实看到了同时出现的肌电图降低，”杨说。“我认为这是伟大的第一步。”
从某种意义上来说，穿外套装几乎就像在身体上绑上另外两块肌肉——非常规肌肉，直接从背部延伸到腿部。杨说，有趣的是，是这些肌肉的定位，而不是它们的蛮力，使它们发挥作用。
马达拉动电缆的功率比身体肌肉的功率小得多。然而，电缆的位置离接头更远。通过这种定位，线缆获得了更大的杠杆作用和机械优势，允许佩戴者减少他们的整体肌肉输出，从而减少他们施加在脊柱上的负荷。(研究中没有直接测量脊柱负荷。)
杨说，除了整体性能之外，这款西装灵活、不对称的特性才是它的独特之处。目前还没有其他主动式系外服在相当的运动范围内提供扭转和旋转的辅助。虽然其他外套装也使用电缆，但没有一款是沿着对角线排列的。
Young目前正在寻求与行业合作伙伴合作，进一步开发exosuit。在未来的工作中，他将它的控制系统视为需要改进的地方。目前，当一个人从较低的位置抬起躯干时，绳索只是以恒定的张力拉动。但是应该可以让系统检测佩戴者的不同动作，并相应地调整其拉力。
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