首尔国立大学研究人员开发搬运重物用外骨骼服
机器人技术的新进展有望拓展人体的极限，让我们跑得更快、力气更大。首尔国立大学（SNU）生物机器人实验室的研究人员开发出一款外骨骼服，可以矫正人的身体姿势。
在最近发表的论文中，他们介绍了一款名为运动重塑（MR）的外骨骼服。它并不增强身体的某个部位，而是通过一个关节的运动来锁定或解锁另一个关节的运动。这款服装以被动方式工作，无需电池和电机。
例如，当人们试图从地面搬起重物时，大多数人会弯腰，而这种姿势容易导致受伤。SNU的装置会阻止弯腰的姿势，并帮助将其纠正为更安全的深蹲姿势。
论文写道：“在搬运时矫正姿势的常规方法是通过固定来限制脆弱关节的活动，但这不足以防止因反复搬运而导致的背部损伤。相反，在搬运小而重的物体时，整个运动链都必须协同配合，以完成一系列深蹲和起身动作。”
“我们将这一方法称为“由身体供能的可变阻抗（阻力）”，因为我们可以通过移动一个关节来改变另一个关节的阻抗”
大多数辅助装置，例如卡尔·泽利克的HeroWear，旨在减轻使用者的疲劳，提供额外动力，同时尽量减少对其自主动作的干扰。而MR外骨骼服则另辟蹊径，专注于将使用者的提举动作转化为安全的深蹲姿势，同时提供额外的力量。
MR服装旨在减少工厂和仓库中从事重复性搬运工作的工人受伤。许多与搬运相关的伤害不仅源于肌肉疲劳，也源于搬运过程中的不良姿势。弯腰比下蹲更省力，而人天生倾向于选择更舒适的方式。
参与研究的首尔国立大学医学院康复医学专家金基元表示：“这类舒适但不安全的动作所带来的危害发展缓慢，人们往往无法及时意识到风险，就像椎间盘退化的情况一样。”
研究人员设计了一种机制：当人弯腰时锁定髋关节的屈曲，当人准备下蹲时则解除锁定。
“我们利用由垂直制动索和水平橡胶带组成的独特肌腱结构，将上背部与脚部连接起来。当髋关节弯曲而膝盖没有弯曲时，髋部的屈曲力矩通过制动索传递到脚部，产生较大的运动阻力。然而，如果膝盖向两侧张开进行深蹲，肌腱之间的夹角会发生变化，髋部的屈曲力矩则转为由橡胶带提供支撑”
该装置在十名首次使用这套服装的测试者身上进行了测试。十人中有九人在穿着外骨骼服时，动作模式更接近深蹲姿势。研究人员表示，这意味着参与者的平均姿势指数提高了35%。他们还指出，参与者的平均代谢能量消耗降低了5.3%。
目前，科学家正致力于改进MR外骨骼服，以便在真实的工作环境中进行测试。测试计划即将开始。研究人员计划在2022年将该装置商业化，但仍有工作需要完成。论文证实了这套服装的有效性，但长期穿戴的影响尚不清楚。
“未来，我们计划在各种需要搬运姿势训练的领域开展实验，例如工业环境、健身房和康复中心”
工程师们还计划进一步研究，将由身体供能的可变阻抗原理应用于体育运动。许多需要全身参与的运动，如高尔夫、游泳和跑步，都需要通过正确的动作训练来提高安全性和表现。
研究团队计划开发适用于多种运动的运动训练服装，采用绳索和弹力带等柔性材料。首尔国立大学的研究表明，结构不同于人体的人工肌腱，也能通过改变运动模式有效地帮助人。
现有版本的外骨骼服可用于防止脊柱状况不佳的患者做出不当的搬运动作。科学家预计，他们的设计将影响未来可穿戴机器人领域的研究。他们还证明，可穿戴装置不必完全模仿人体原有的解剖结构。
