《自然》杂志报道，卡内基梅隆大学和北卡罗来纳州立大学的研究人员发明了一种无动力踝关节外骨骼，可以帮助普通人更加轻松、不费力地行走。
一名单腿“外骨骼”的学生在校园里行走。
当脚接触地面时，无动力离合器（图中左上）与平行于跟腱的弹簧（左）接合，减轻小腿肌肉的负担，使行走更加轻松。
经过数千年的进化，人类的行走能力已经变得极其高效。
对人体运动的模拟表明，在平坦的地面上匀速行走理论上不需要任何能量输入。
然而，那些工作需要经常步行或进行过剧烈徒步旅行的人却不会这么认为。
事实上，人们在步行上花费的能量比一天中任何其他活动都多，对于老年人或行动不便的人来说尤其如此。
几十年来，工程师们一直在想象可以让行走变得更轻松的系统。
许多研究人员尝试制造无动力的“外骨骼”来帮助人们行走，但都失败了，因此该领域的许多人认为，在不额外输入能量的情况下不可能提高行走效率，引起了激烈的争论。
然而，根据昨天杂志《自然》的报道，卡内基梅隆大学和北卡罗来纳州立大学的研究人员发明了一种无动力踝关节外骨骼，可以在行走时降低7%的代谢值。
这个结果什么意思？它相当于从你的身体上卸下10磅（约4.5公斤）的负荷，这与电动外骨骼节省的能量相当。
“这绝对是辅助设备领域一个令人兴奋的里程碑，”布朗大学生态学家和进化生物学家托马斯·罗伯茨说，他是运动生物力学专家，并未参与这项研究。
他还表示，“他们创造了一种辅助装置，可以减少人类步行的消耗。
这是一件很棒的事情，因为步行本身就已经非常高效了，他们用简单而智能的方法，在此基础上不断提高效率。
” “这台设备的研发花了8年的耐心、一步一步的工作。
早在 2000 年，当 Steve Collins 和 Greg Sawicki 还是密歇根大学的研究生时，他们就在实验室的白板上计划了这项研究。
“步行比你想象的要复杂得多，”现任卡内基梅隆大学机械工程系助理教授的柯林斯说。
“我们都会走路，但你并不真正理解走路。
该图显示了穿着被动弹性踝关节外骨骼行走的感觉。
在过去的多次尝试都失败后，柯林斯、萨维奇和合著者 M.布鲁斯·维金终于成功了。
他们对人类行走的生物力学进行了仔细分析，并设计了一种简单、超轻的设备来放松小腿肌肉，而无需自行做任何工作。
超声波成像研究表明，小腿肌肉的作用不仅仅是推动身体前进。
在施加能量的同时，它还起到离合器的作用，使跟腱保持绷紧。
Greg Sawicki 展示了多种外骨骼设备，其中发表在《自然》上的一款可以将人类步行效率提高 7%。
说明小腿肌肉等长收缩产生力量，所以在落地过程中，虽然没有做功，但仍然需要大量的代谢能量。
柯林斯解释道：“这就像混合动力汽车的再生制动。
相反，再生制动将制动过程中减少的动能转化为电能并储存起来，但就像每踩一下就多消耗一点汽油一样有了这个想法，他们发明了这种新型脚踝外骨骼，可以部分放松小腿肌肉，降低整体代谢消耗率，当脚接触地面时，机械离合器就会接合，而当脚抬起时，这个离合器就会接合。
部分替代小腿肌肉的工作并在不额外消耗能量的情况下产生力量，从而降低了整体代谢率。
在该装置的开发过程中，研究团队遇到的一个挑战是，将重量附加到腿部不可避免地会增加能量消耗。
这是其他团队之前失败的地方，因此减轻设备的重量至关重要，经过几年的多次尝试，研究团队终于找到了一种超轻但坚固且功能强大的碳纤维设计，重量仅为约 1 磅（0.45 磅）。
千克），比工作靴轻。
布鲁斯·威金（Bruce Wiggin）在实验室的跑步机上行走时佩戴了这种外骨骼设备。
根据《自然》发表的一篇论文，该设备可以帮助正常身体的成年人行走时减少 7% 的力气。
专家们一致认为这个装置。
“这个意想不到的、前所未有的结果告诉我们，像步行这样熟悉的活动仍然有改进的空间。
”这一成果是通过机械增强踝关节功能的基础科学研究取得的，是基础研究导致实用新设备的一个很好的例子。
”美国国家科学基金会（NSF）项目主任乔丹·伯格说道。
不过，这项研究也受到了批评，那就是它只对正常人有效。
萨维奇本人表示：“很多人质疑我，你为什么这么做而是它？想节省能源吗？我们不是已经面临肥胖问题了吗？ “不过，他还是觉得这项技术还是会有帮助的。
比如，它会让那些懒得出门的人更愿意出去走走。
Collins 和 Sawicki 的长远目标当然是使用超轻且高效的外骨骼来帮助行动不便的人“我们希望利用这项技术来帮助有行动障碍的人，例如中风后遗症的人，”柯林斯说。
这个目标，但我们一定会努力的。