斯坦福大学的一个研究小组设计了一种机器人外骨骼

正如David Crookes在最新一期《the MagPi》中所解释的那样，这一开创性的设备在理解人们以不同的方式移动的同时，也有助于行走。

树莓派总是有潜力为我们的步伐注入活力，但在这个项目中，它是在字面意义上这样做的。斯坦福大学的一个研究小组设计了一种机器人外骨骼——一种旨在支撑身体的外部框架——旨在帮助行动不便的人更快地行走和跑步。它像靴子一样穿在小腿上，具有革命性的潜力。

树莓派用于接收传感器数据并控制电机，从而优化穿戴者的外骨骼

根据该团队的说法，这种性质的外骨骼虽然被证明能有效减少行走所需的能量，但往往价格昂贵。它们通常也被拴在一起，正如你可以想象的那样，这将是限制性的。然而，斯坦福生物电子实验室的外骨骼并不是这样。这很大程度上要归功于树莓派4电脑与一系列传感器、电机和电机驱动器相连。

外骨骼已经在室外进行了广泛的测试，以了解人们穿上它走路的速度有多快

Patrick Slade告诉the MagPi：“我们选择树莓派是因为它成本低，能够集成多个传感器并同时运行多个代码线程。”。“树莓派非常好，因为我们可以用Python编写代码，在验证复杂设备时，它比运行Arduino或C的典型微控制器更容易使用。”

正在积聚动力

Patrick在读博士时曾研究过外骨骼，现在是斯坦福大学的博士后。该项目由机械工程副教授Steve Collins领导，到目前为止，该工作在广泛的测试中表现良好。这种外骨骼的关键在于它是个性化的，以适应人类不同的行走方式。Steve说：“这带来了步行速度和能源经济性的显著提高。”。

外骨骼的一个重要方面是它是不受约束的，并且是独立的

多年来，该团队一直在使用外骨骼模拟器来训练基于机器学习的模型。它让志愿者连接到昂贵的设备上，以便收集运动和能量消耗数据，这使得靴子能够找到帮助个人的最佳方式。

这是一个庞大的设备，电子设备也暴露在视野，但这仍然是一个很大的进展

使用无束缚的外骨骼，穿戴者只需步行约一个小时，系统就能找出模式，然后调整并创建合适的辅助装置。为了做到这一点，树莓派4读取传感器数据，并在200Hz下进行实时控制和优化，团队表示，在最初的15分钟内就能感受到好处。

继续前进

到目前为止，结果正朝着正确的方向发展。人们不仅走路快了9%，而且消耗的能量也减少了17%。研究人员表示，这一差异相当于“卸下了一个30磅重的背包”。更重要的是，它比以往任何其他外骨骼都更能改善行走。

你可以在《自然》杂志上发表的一篇科学文章中阅读有关该项目的更多信息（https://www.nature.com/articles/s41586-022-05191-1）

正如你可以想象的那样，这肯定会对老年人和行动能力下降的人带来重大好处。Patrick说：“这将使人们过上更加积极、独立和有意义的生活。”。当然，还需要更多的工作，为了将其推向市场，研究小组将寻求商业合作伙伴，但在不久的将来，外骨骼可能会与轮椅和步行机等传统辅助设备一起工作。

审核编辑 ：李倩