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。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？
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。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％。
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。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：
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-03/su-sef032520.php
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