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腿部“弹簧”可将人类跑步速度提高50%以上,百亿市场即将打开?

摘要: 在精度、稳定性、力量等方面,外骨骼机器人有着人类无可比拟的优势,也可以完全替代专业康复技术人员,这个市场的规模化即将到来。

(图片来源:斯坦福大学)

外骨骼机器人的实验模拟过程(图片来源:斯坦福大学)

钛媒体3月26日消息,世界科学期刊,科学杂志子刊《科学进展》(Science Advances)于今晨发表了一份关于助行型外骨骼机器人的研究论文www.a22.com_【官方首页】-爱彩。美国范德比尔特大学(Vanderbilt University)的科研人员通过对人类在跑步过程中使用的能量进行建模研究,设计出一种新型装置:在人脚相连的外骨骼上添加一个可编程的弹簧,使人的跑步速度提高50%以上,达每小时46英里,这一速度甚至比骑自行车的人还快。

本论文通讯作者,美国范德比尔特大学机械工程学助理教授戴维·布劳恩(David Braun)告诉钛媒体,这一科研成果的发布,更具备优势和现实意义,这将激发以后开发类似移动新鞋的研究。

“在城市中,与依靠车轮的自行车相比,这款新的外骨骼设备将具备更多的优势。”布劳恩表示。

如今,外骨骼设备在帮助轮椅使用者再次行走、保护老年人免于跌倒、工业工人免于疲劳的情况下都极为重要,但通常,现有技术所生产出的设备都比较沉重,且需要外接电源来支撑。

因此,本文作者提出了一个新的疑问:跑步鞋如何在不提供外部能量的情况下提高运动速度?

www.a22.com_【官方首页】-爱彩带着这个问题,研究人员仔细分析100米田径世界纪录保持者,运动员尤塞恩·保特 (Usain Bolt)的跑步方式:这名运动员跑步的最高时速可达每秒12.3米。

最终,研究人员进行了一场实验。他们在每只(模拟)脚相连的外骨骼上添加一个可编程的弹簧,组成一个助力型外骨骼机器人设备,能够将其腿部在空中弯曲时产生巨大能量,压缩弹簧,并在跑步过程中迈出一步时释放它。

数据表明,使用该设备可以将保特的跑步速度提高至50%左右,达到每秒20.9米。www.a22.com_【官方首页】-爱彩并且在这段时间内,搭载外骨骼设备的脚部可以提供体内96%的能量,跑步效果大大提升。

布劳恩告诉钛媒体,50%这一数字是根据物理学的预测,基于先前的实验数据得到的。如果在实际中进行测试,跑步速度可提高到50%以上。

钛媒体了解到,目前布劳恩所领导的科研团队正在加紧构建相关的原型设备,希望该项目最终能够落地生产。据悉,这一外骨骼设备可能会被军方所使用,也可能用于健康目的。

无独有偶,就在今晨,全世界权威机器人领域期刊,科学杂志子刊《Science Robotics》(科学机器人)发表了另一篇论文——斯坦福大学科研团队创建的踝关节电动外骨骼研究,将其绑在使用者的腿上,从而使跑步速度速度提高10%。

www.a22.com_【官方首页】-爱彩业内人士表示,同一天《科学》子刊发表两份外骨骼研究成果,是非常罕见的现象。同时也可以看出,外骨骼机器人市场正逐渐成为“风口”。

市场规模更有前景,需求更急切,是外骨骼机器人成为大热的主要原因。

根据第三方的数据显示,目前外骨骼机器人年复合增长率为47%,远高于其他类别的医疗机器人的平均增速,预计到2021年,这类康复机器人市场将增长到140亿元以上。

据初心资本的报告表明,(助行型)外骨骼机器人主要出售在C端市场,市场天花板足够高,市场空间足够大,目前主要需求人士包括肢体残疾人士、行走不便的老年人和无行走障碍的人群(如登山爱好者等),他们对于产品价格并不敏感,更希望以金钱换身体健康和行走便捷。

此外,我国康复专业技术人员存在极大缺口,供需比高达1:10000左右,因此,这类行走不便的人群急需外骨骼机器人的帮助,不仅可大幅提升行业康复水平,还可有效弥补康复医师短缺的问题。

在精度、稳定性、力量等方面,外骨骼机器人有着人类无可比拟的优势,也可以完全替代专业技术人员,吸引患者短期内完成高强度、多频次的康复训练。

傅立叶智能创始人兼首席执行官顾捷曾对钛媒体表示,目前康复机器人处在大规模化应用的历史性拐点上。随着老龄化、疾病谱的变化,需要康复的人群逐渐增多,康复机器人的需求也在不断攀升。www.a22.com_【官方首页】-爱彩他认为,康复机器人市场的规模化即将到来。

(本文首发钛媒体,作者/林志佳,编辑/赵宇航)

参考来源:

http://www.newscientist.com/article/2238609-spring-powered-shoes-could-help-us-run-more-than-50-per-cent-faster/

http://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-03/su-sef032520.php

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林志佳
林志佳

钛媒体记者。联系方式(vx):zhijialin@ovut.cn;qq1393525745

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