哈佛研發的短褲穿上立刻“輕十斤” 能給人省勁兒

最近，一條由哈佛大學合成生物學研究所(Wyss)領銜開發的“短褲”登上了 《科學》(Science)雜志封面。

這條長得和《進擊的巨人》里的“立體機動裝置”幾乎一模一樣的短褲，不僅能適應各種不同的地形和速度，還能“拉扯著”使用者走路跑步。

穿上這條短褲，腰部的電機和電纜就會根據使用者的運動狀態，持續牽引大腿和臀部，協助髖關節運動。使用者會感覺自己還沒出力，人就已經竄出去了。

“穿上這套系統十幾分鐘后，你會有點懷疑它是不是真有用，因為你只能感覺到自己在正常走路。”哈佛大學 Wyss 研究所工程師 David Perry  描述道，“然而，一旦你把系統關閉，你就會突然感覺兩條腿灌了鉛似的沉。這就好像你從機場傳送帶上下來的瞬間，才意識到在傳送帶上跑得有多快一樣。”

而《科學》雜志論文中公布的數據也顯示，這條短褲真的能給人省勁兒。

在測試中，以每秒 1.5 米的速度行走時，短褲能降低使用者 9.3% 的代謝率，以每秒 2.5 米的速度跑步時，短褲能降低 4.0%  的代謝率。相當于使用者在走路和跑步時分別減輕了 7.4 公斤和 5.7 公斤體重，憑空甩了十多斤肉。

耗氧量測試

盡管這條短褲看上去沒什么機械感，但這卻是目前人類研制出的最高水平的柔性外骨骼。

它不僅穿脫方便(對于日常使用來說很重要)，重量只有10斤，而且能適應跑步、走路、上下坡等多種場景。而之前開發的外骨骼，不是太笨重，就是太僵硬，只能應付某種特定的運動模式。

Sarcos Robotics 開發的外骨骼

研制出這樣能顯著提高人類運動能力的泛用型外骨骼，還是史上第一次。

在走和跑間自由切換

和想象中的不同，研發外骨骼的難點不在于如何增益人體運動(只要幾根牽引帶就能做到)，而在于教會牽引系統適應人類的不同運動模式。

事實上，人在走路和跑步時，腿部的工作方式有很大的區別。

走路時，人體的質心移動就像一個“倒立擺”(圖A上部)，隨著兩只腳的前后移動發生偏移。

但跑步時，人體就變成了一個“彈簧質量系統”(圖A下部)，每條腿都像一根連接在胯上的彈簧，不停地壓縮再彈起。

為了讓短褲在兩種狀態下給予人體不同的輔助，研究團隊在外骨骼上裝備了測量力和運動角度的傳感器，并根據傳感器的反饋數據訓練了控制算法，來自動檢測佩戴者是在走路還是在跑步。

跑步和走路狀態下，對各個部位的牽引力度不同

為了測試這套裝置在現實場景中的功能，研究人員也另外邀請測試者穿著短褲在丘陵和山地運動。結果表明，這種外衣也有助于上坡和變速奔跑。

研究團隊表示，下一步，他們打算把這套系統的重量再減輕 40%，減到 5 斤左右。

戶外工作者的福音

盡管對于健身者來說，減少跑步時的代謝并不是什么誘人的科研成果，但還有更多的人做夢都想走路省省勁兒。

在工作中需要長途跋涉、負重前行或快速移動的人，都會成為外骨骼的受益者。不管是進行地毯式搜索的救援人員，運送物資執行任務的軍人，還是戶外徒步探險者，都能在工作活動中用到這套系統。

在將來，隨著技術的不斷成熟，這條短褲甚至能幫助有腿疾的人復健和行走，發揮更大的作用。