跑步是很好的锻炼，但不是每个人都觉得很棒。 斯坦福大学(Stanford University)的工程师正在研究一些设备，人们可以将这些设备绑在腿上，使跑步变得更容易。

在模拟这种设备的运动动力系统的实验中，研究人员研究了两种不同的运行辅助模式：运动动力辅助和弹簧辅助。 3月25日发表在《科学机器人》上的研究结果令人惊讶。

仅仅穿着一个被关闭的外骨骼钻机的行为就增加了跑步的能量成本，使它比没有外骨骼的跑步更难13%。 然而，实验表明，如果适当地由电机供电，外骨骼可以降低运行的能量成本，使其比没有外骨骼的运行更容易15%，比关闭外骨骼的运行更容易25%。

相比之下，这项研究表明，如果外骨骼被用来模拟弹簧，那么能量需求仍然会增加，这使得它比无外骨骼更难运行11%，而且比无外骨骼更容易运行2%。

斯坦福大学机械工程副教授、该论文的高级作者史蒂夫·柯林斯说：“当人们跑步时，他们的腿表现得很像弹簧，所以我们非常惊讶类似弹簧的帮助是无效的。” 我们都有一种关于我们如何跑步或走路的直觉，但即使是领先的科学家也仍在发现人体如何使我们能够有效地移动。 这就是为什么这样的实验如此重要。”

如果未来的设计可以降低穿着外骨骼的能量成本，跑步者可能会从踝关节的弹簧辅助中得到一个小的好处，这预计比电动替代品便宜。

为你的脚步加油

踝关节外骨骼模拟器的框架在用户的小腿周围绑带。 它附着在鞋上，鞋跟下面有一条绳环，一根碳纤维棒插入鞋底，靠近脚趾。 位于跑步机后面的马达（但不是在外骨骼本身）产生两种辅助模式-尽管基于弹簧的外骨骼实际上不会在最终产品中使用马达。

顾名思义，类似弹簧的模式模仿与小腿平行运行的弹簧的影响，在台阶开始时储存能量，并在脚趾推开时卸载能量。 在动力模式下，马达拖着一根电缆穿过外骨骼的背部，从脚跟到小腿。 与自行车制动电缆类似的动作，它在脚趾关闭时向上拉，以帮助在跑步步骤结束时延长脚踝。

“动力帮助减轻了小腿肌肉的能量负担。 斯坦福大学的一名研究生Delaney Miller说：“与正常跑步相比，这种运动非常灵活和有弹性。 “从经验来看，感觉真好。 当设备提供这种帮助时，你觉得你可以永远运行。”

有经验的11名跑步者在跑步机上跑步时测试了这两种辅助类型。 他们还完成了测试，他们穿着硬件，没有任何援助机制打开。

每个跑步者必须在测试前习惯外骨骼模拟器-它的操作是定制的，以适应他们的步态周期和阶段。 在实际测试中，研究人员通过一个面罩测量跑步者的能量输出，该面罩跟踪他们吸入的氧气和呼出的二氧化碳。 每种类型的帮助的测试持续了6分钟，研究人员根据每次练习的最后3分钟得出他们的结果。

研究人员观察到的能量节省表明，使用动力外骨骼的跑步者可以提高他们的速度高达10%。 如果跑步者有更多的时间进行训练和优化，这一数字可能会更高。 考虑到所涉及的相当大的收益，研究人员认为应该有可能将动力骨架转化为一种有效的不受束缚的装置。

通过提供物理支持、信心和可能增加的速度，研究人员认为这种技术可以以各种方式帮助人们。

“你几乎可以把它看作是一种交通工具，”关荣谭说，他是机械工程的研究生，像米勒一样，正在继续这项研究。 “你可以下公共汽车，拍打外骨骼，在五分钟内完成最后一到两英里的工作，而不会出汗。”

柯林斯说：“这些都是我们在能源经济方面所见过的最大的改进，任何用于助跑的设备都是如此。” “所以，你可能不能在比赛中使用这种方法来获得资格，但它可能会让你跟上比你跑得快一点的朋友。 例如，我弟弟参加了波士顿马拉松赛，我很希望能跟上他的步伐。”