正如David Crookes在最新一期《the MagPi》中所解釋的那樣，這一開創(chuàng)性的設(shè)備在理解人們以不同的方式移動(dòng)的同時(shí)，也有助于行走。

樹莓派總是有潛力為我們的步伐注入活力，但在這個(gè)項(xiàng)目中，它是在字面意義上這樣做的。斯坦福大學(xué)的一個(gè)研究小組設(shè)計(jì)了一種機(jī)器人外骨骼——一種旨在支撐身體的外部框架——旨在幫助行動(dòng)不便的人更快地行走和跑步。它像靴子一樣穿在小腿上，具有革命性的潛力。

樹莓派用于接收傳感器數(shù)據(jù)并控制電機(jī)，從而優(yōu)化穿戴者的外骨骼

根據(jù)該團(tuán)隊(duì)的說(shuō)法，這種性質(zhì)的外骨骼雖然被證明能有效減少行走所需的能量，但往往價(jià)格昂貴。它們通常也被拴在一起，正如你可以想象的那樣，這將是限制性的。然而，斯坦福生物電子實(shí)驗(yàn)室的外骨骼并不是這樣。這很大程度上要?dú)w功于樹莓派4電腦與一系列傳感器、電機(jī)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器相連。

外骨骼已經(jīng)在室外進(jìn)行了廣泛的測(cè)試，以了解人們穿上它走路的速度有多快

Patrick Slade告訴the MagPi：“我們選擇樹莓派是因?yàn)樗杀镜?，能夠集成多個(gè)傳感器并同時(shí)運(yùn)行多個(gè)代碼線程?！??！皹漭煞浅：?，因?yàn)槲覀兛梢杂?a href="http://m.sdkjxy.cn/tags/python/" target="_blank">Python編寫代碼，在驗(yàn)證復(fù)雜設(shè)備時(shí)，它比運(yùn)行Arduino或C的典型微控制器更容易使用。”

正在積聚動(dòng)力

Patrick在讀博士時(shí)曾研究過外骨骼，現(xiàn)在是斯坦福大學(xué)的博士后。該項(xiàng)目由機(jī)械工程副教授Steve Collins領(lǐng)導(dǎo)，到目前為止，該工作在廣泛的測(cè)試中表現(xiàn)良好。這種外骨骼的關(guān)鍵在于它是個(gè)性化的，以適應(yīng)人類不同的行走方式。Steve說(shuō)：“這帶來(lái)了步行速度和能源經(jīng)濟(jì)性的顯著提高?！?。

外骨骼的一個(gè)重要方面是它是不受約束的，并且是獨(dú)立的

多年來(lái)，該團(tuán)隊(duì)一直在使用外骨骼模擬器來(lái)訓(xùn)練基于機(jī)器學(xué)習(xí)的模型。它讓志愿者連接到昂貴的設(shè)備上，以便收集運(yùn)動(dòng)和能量消耗數(shù)據(jù)，這使得靴子能夠找到幫助個(gè)人的最佳方式。

這是一個(gè)龐大的設(shè)備，電子設(shè)備也暴露在視野，但這仍然是一個(gè)很大的進(jìn)展

使用無(wú)束縛的外骨骼，穿戴者只需步行約一個(gè)小時(shí)，系統(tǒng)就能找出模式，然后調(diào)整并創(chuàng)建合適的輔助裝置。為了做到這一點(diǎn)，樹莓派4讀取傳感器數(shù)據(jù)，并在200Hz下進(jìn)行實(shí)時(shí)控制和優(yōu)化，團(tuán)隊(duì)表示，在最初的15分鐘內(nèi)就能感受到好處。

繼續(xù)前進(jìn)

到目前為止，結(jié)果正朝著正確的方向發(fā)展。人們不僅走路快了9%，而且消耗的能量也減少了17%。研究人員表示，這一差異相當(dāng)于“卸下了一個(gè)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》雜志上發(fā)表的一篇科學(xué)文章中閱讀有關(guān)該項(xiàng)目的更多信息（https://www.nature.com/articles/s41586-022-05191-1）

正如你可以想象的那樣，這肯定會(huì)對(duì)老年人和行動(dòng)能力下降的人帶來(lái)重大好處。Patrick說(shuō)：“這將使人們過上更加積極、獨(dú)立和有意義的生活。”。當(dāng)然，還需要更多的工作，為了將其推向市場(chǎng)，研究小組將尋求商業(yè)合作伙伴，但在不久的將來(lái)，外骨骼可能會(huì)與輪椅和步行機(jī)等傳統(tǒng)輔助設(shè)備一起工作。

審核編輯 ：李倩