近期,哈佛大学的研究团队在利用超声波技术领域取得突破,成功开发出了一种更为高效且精准的外骨骼步态测量方法。以往的外骨骼系统主要依赖于直接追踪和解析用户的腿部动作,来校准步长、步伐幅度及内翻、外翻等步态参数。这一过程通常耗时数小时,尤其对于行动受限的用户而言,实现起来颇具挑战性。
为了解决上述问题,哈佛团队创新地采用了便携式超声波传感器,对志愿者在跑步机上执行不同步行任务时的小腿肌肉活动进行了实时记录和成像。通过分析这些肌肉活动图谱,研究者能够预测并估算出在每个步行周期的推进阶段,小腿外骨骼应施加的辅助力大小。
令人惊喜的是,这种方法仅需数秒即可生成个性化配置文件,大大简化了流程。当这些定制化的配置被整合至外骨骼后,测试参与者在使用外骨骼行走时,其代谢能量消耗显著低于无外骨骼状态。此外,相较于传统方法,超声波校准技术使得外骨骼在提供相同水平支持时,所需的输出力量更小,这意味着设备对用户更为温和,同时也更加节能。
共同作者罗伯特·豪教授指出:“这项研究揭示了,通过精确捕捉肌肉收缩的时机而非依赖于腿部动作模式来启动辅助,可以提供更为有效的行走支持。我们发现,不同个体间在小腿肌肉开始收缩的时间上存在显著差异,而超声波技术则能精确定位出每位用户的最佳辅助时机”。
这一创新成果不仅极大地提升了外骨骼系统的适用性和效率,也为未来康复医疗、运动科学等领域提供了新的可能性,预示着技术进步如何为人类带来更加个性化、高效的辅助手段。