这种弹射式外骨骼装置可能让人类跑步速度提高50%

来源: Science Advances

一项新研究提出了一种弹射式外骨骼装置,理论上可以将人类跑步速度提高到每秒20.9米,即每小时超过46英里。该装置基于弹簧原理,旨在在跑步时更有效地利用能量,可能应用于体育、救援和执法等领域。

根据一项新的研究,如果配备正确的机械装置,人类的跑步速度可以与自行车手相媲美,达到每秒20.9米,即每小时超过46英里。值得注意的是,这些目前还只是理论计算,负责研究的团队希望他们的原型能在明年准备就绪。这些数据基于弹簧式、弹射式外骨骼附件所释放的潜力。过去,我们见过这种外骨骼用于帮助瘫痪的人,一个有效的装置可能有很多潜在用途,尽管使用它创造的任何奥运会纪录可能都不会被认可。

研究人员在发表的论文中写道:“我们的结果可能会导致新一代增强设备的发展,这些设备用于体育、救援行动和执法,人类可以从中受益于增加的运动速度。”机械原理实际上基于自行车:自行车踏板非常有效,因为它们在我们脚抬起时帮助我们向前推进,而不仅仅是脚向下推时。这是我们在跑步时浪费的能量。即使是地球上最快的跑步者,一旦他们的脚离开地面,就不会再增加速度,只有在脚碰到跑道并推开时才会加速。

随着跑步者速度的增加,他们的脚在空中停留的时间更长。那么如何更好地利用这种“浪费”的时间呢?这项新研究背后的研究人员研究了各种概念,最终确定了一种弹簧式附件,它有点像弹射器,可以向前推动跑步者。范德比尔特大学的机械工程师大卫·布劳恩告诉Inverse的Emma Betuel:“自行车机械和跑步机械之间的差异给了我们一个假设设备的想法,该设备允许腿部在空中做功。

”将弹簧附在腿上的想法已经存在了一个多世纪,但它本身并不是特别有效。在这种情况下,团队使用计算机建模来设计一个设备,其中弹簧在脚再次触地之前储存能量。研究人员建议,能量将来自腿部在空中弯曲和向前移动。弹簧可以在接触地面时释放能量,并为身体提供更多支持。为了达到最高速度,分析显示,弹簧需要在96%的步幅中捕捉能量,并能够将其全部转化为向前加速。

20.9米每秒的数字也是基于世界级自行车手输出的能量,所以我们其他人可能会稍微慢一些。仍有许多挑战需要解决,尤其是处理每一步从更高高度落下时的额外冲击力,但研究人员建议弹簧可以编程为根据不同的速度进行调整,就像自行车上的齿轮一样。除了帮助应急服务、救援人员和任何需要快速到达某个地方的人之外,这样的外骨骼甚至可能激发一项全新的运动(就像自行车一样),研究人员说。

随着时间的推移,他们希望整个装置甚至可以装在鞋子里。布劳恩告诉The Guardian的Ian Sample:“这向我们展示了我们可以推动的边界有多远,以及我们应该关注哪些关键特征来发展这项新技术。”该研究已发表在《科学进展》上。

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