提高步行速度的装置

2015-4-13 15:15| 发布者: 安丰贞| 查看: 1421| 评论: 0|原作者: 范韬|来自: 译言网

摘要: 工程师们公布了一种提高步行效率的简单方法。1748年,法国医学家兼哲学家朱利安·奥弗雷·拉·美特利写道:“人体就是一部能自动上发条的机器。”虽然拉·美特利关于生理机能的初始认知早已被超越,但他关于人体是部精细调整的机械的理念,特别是在人体运动机能方面,至今仍在流传。本周,一些灵巧的设备表明,人体的精细调节程度仍然没有达到完美标准 ...


       工程师们公布了一种提高步行效率的简单方法

       1748年,法国医学家兼哲学家朱利安·奥弗雷·拉·美特利写道:“人体就是一部能自动上发条的机器。”虽然拉·美特利关于生理机能的初始认知早已被超越,但他关于人体是部精细调整的机械的理念,特别是在人体运动机能方面,至今仍在流传。本周,一些灵巧的设备表明,人体的精细调节程度仍然没有达到完美标准。

       自从有了工程师,人们一直致力于改善人体机能。俄罗斯发明家尼古拉斯·杨发明了“行走、奔跑和跳跃便利设备”,并在1890年取得了该设备的专利权;该设备是一套笨重弓形弹簧穿戴设备,按照现代的说法,应当称其为“外骨骼”。

       尼古拉斯·杨的设计思路是回收人体运动的部分能量,让人体行走更有效率,以减轻疲劳。对于那些需要大量行走的人而言,例如士兵,任何回收人体运动能量的装置都是十分有用的。但尼古拉斯·杨和其他持有类似理念的发明家发现提高人体运动效率是一件很困难的事情。

       直到2013年,才出现了一种能有效抵消自身重量影响并能显著提高人体行走效率的装置(以穿戴者消耗的氧气和产生的二氧化碳量来计算,这是走路时消耗能量的标准指标)。比利时根特大学的研究人员在公共科学图书馆描述了这种装置,该装置是一种由复杂铰链组成,用气动活塞驱动,结构复杂得让尼古拉斯·杨汗颜。

       美国宾夕法尼亚州卡耐基梅隆大学的史蒂夫· 柯林斯及其同事回归原本的设计理念,在本周公布了一种让人吃惊的装置,给这个故事增色不少。史蒂夫· 柯林斯他们发明了一种简单装置,重量只有几百克,只要将其绑在小腿上,就能明显改善穿戴者的行走效率。令人吃惊的是,这种装置是一种被动式机构,没有任何活塞、电极、电池之类的设备。

       当穿戴者将脚抬起的同时,这种装置就进行能量回收。抬脚动作包括弯曲脚踝、脚倾斜上提、伸展跟腱。脚踝弯曲将带动一根绳索,随即该绳索带动一个单向旋转离合器旋转。当脚落地时,离合器分离,该装置将存储的能量释放出来,带动脚踝的后部朝着与跟腱部反弹方向相反的平行方向运动;这有助于第二次迈步。

       史蒂夫· 柯林斯及其同事的论文发表在最新一期的《自然》期刊上,声称他们发明的装置能提高7%的行走效率。与科幻小说和电影里的安装了动力系统的装置不同,史蒂夫· 柯林斯他们认为这种无动力装置能改善人体机能。这种事情在一个多世纪前还被认为是不可能发生的。



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