智能外骨骼可以帮助人们跳得更高或者让残疾人重新走路。尽管机械外骨骼被看作是工业发展、医疗康复和老年护理的未来，但研究进展一直十分缓慢。最近，这项研究迎来了新的生机，匹兹堡卡内基梅隆大学的研究人员正在开发一种机器学习的算法，这种算法可以让外骨骼学会如何为不同的个体定制专有运动方案——这就好像是一种有“大脑”支配的外骨骼。
“我认为这些成果可以应用的领域非常广泛，”卡内基梅隆大学的博士生兼机械工程师KirbyWitte如是说。“这种技术真的很棒，他们能使人跳得高，或者或者像人的腿一样踢一扇门，而且在帮助中风或残疾病人恢复行走方面也起到重要的作用。”
迄今为止，外骨骼研究中存在一些难题，其中一个难题就是外骨骼还需要人工手动设置。研究人员正努力探寻外骨骼将如何更好的帮助人类。本周发表在《科学》杂志上的一项研究表明，研究已经取得了很大进展，但人们用来对其进行编程和模拟的模型，还不具备模拟出人类真实数据的能力。
“在模拟过程中，我们希望外骨骼能显著减少能量消耗，但尚未取得成功。降低能耗失败的部分原因是研究人员没有恰当地模拟人体的基本特征”，Witte说。
为了测试他们的系统，研究人员选择把被测试者放在跑步机上。被测试者的一个踝关节与外骨骼支架相连，这个支架通过一个扭矩来推动他的脚向前运动。一开始，研究人员根据他们的计算结果，对外骨骼进行了编程，希望外骨骼能够更好的帮助被测试者完成测试。随后的测试显示，是被测试者而不是外骨骼程序选择了最佳的方式来进行运动，因此运用踝关节来帮助行走，目前还处于测试阶段，有待未来进一步考究。但是，研究人员却有着更高的目标，Witte说：“我们希望通过这种方式来帮助人类行走：当他们的脚接触地面时，我们会通过传感器接收这一信息，一段时间后，记录下一个扭矩峰值。”
“最佳的运动方式似乎在不断变化，而且出现的时间比我们预期的晚了一点。事实证明，外骨骼装置应该在帮助患者开始行走之前，靠内部产生一种动力驱使肢体运行起来。”Witte说，这项技术距离临床应用还有几年的时间，主要是因为医院和医生尚未配备合适的硬件和测试仪器，不能以一种有效的方式执行他们的算法。然而，Witte认为，自己的研究对进行身体复健的人还是有用的。
Witte说，“对于外骨骼在运动时产生的能量的研究，更多地是对算法的一种测试研究”。除此之外，这种机器学习算法也可以用于任何人机交互领域的研究。
据悉，外骨骼和活动假肢可以提高人类的移动能力，但目前几乎没有成功的先例。在充分分析人类自身情况的基础上，对设备进行优化可能会带来更佳优良的设计。研究人员已经找到一种方法，用于研究在行走过程中体外骨骼减少自身能量消耗的情况。优化在一个踝关节上的外骨骼的转矩模式，通过这一方式，与无转矩外骨骼相比，代谢能量消耗减少了24.2%。这种方法有效地利用了在一个或两个踝关节处的外骨骼，并可应用在各种行走与跑步过程中，同时还能优化肌肉运动方式。找到一个优秀的通用辅助模式，定制个人需求，并帮助用户学会操作外骨骼，所有这些都对智能外骨骼的未来起着积极的作用。具备这些特征的优化版智能外骨骼能从根本上提升用户体验，打造“超级”人类。
(审核编辑: 林静)
