科学家利用超声波让外骨骼更快更好测量患者步态

来自哈佛大学的一支科研团队近日利用超声波，开发出了外骨骼测量步态的更好方法。通常情况下，外骨骼仅仅通过检测和分析实际的腿部运动来校准个人用户的步长、步伐、外翻和其他步态特征。这个过程可能需要当事人在穿戴设备时走动几个小时之后才能有效，对于行动能力严重受限的用户来说，这甚至可能是一项不可能完成的任务。

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下半身外骨骼并不仅仅是将佩戴者的腿向前推，而是根据使用者的现有步态来移动它们。为了加快和简化这一过程，哈佛大学的研究人员利用便携式超声波传感器对志愿者在跑步机上执行各种行走任务时的小腿肌肉进行成像和记录。根据所得到的肌肉活动图谱，研究小组继续估计在每个人的行走周期的推开阶段，小腿外骨骼应该施加多少辅助力。

仅仅通过几秒钟的行走，就可以生成个人档案。而在这些配置文件被编入外骨骼后，测试对象被发现在使用外骨骼行走时比没有外骨骼时使用的代谢能量更少。此外，与不使用超声校准技术时相比，外骨骼能够使用更少的力量来提供这种水平的帮助。这意味着该设备不仅对其用户更温和，而且也更节能。

研究的共同作者罗伯特·豪（Robert Howe）教授表示：“这项研究表明，如果你把时间定在肌肉开始收缩的时候，而不是根据腿部的运动方式来启动援助，你可以提供更有效的行走援助。事实证明，个人之间在小腿肌肉收缩的时间上存在着相当大的差异，而超声波可以让你确定每个人的最佳援助时间”。

相关论文发表在Science Robotics.

Source: Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences

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