Reducing the metabolic rate of walking and running with a versatile, portable exosuit

动力外骨骼 代谢成本 运动(物理) 外骨骼 计算机科学 透视图(图形) 运动捕捉 跟踪(教育) 能源消耗 匹配移动 模拟 物理医学与康复 人工智能 心理学 医学 内分泌学 教育学
作者
J. Kim,Giuk Lee,Roman Heimgartner,Dheepak Arumukhom Revi,Nikos Karavas,Danielle Nathanson,Ignacio Galiana,Asa Eckert‐Erdheim,Patrick Murphy,David Perry,Nicolas Menard,Dabin K. Choe,Philippe Malcolm,Conor J. Walsh
出处
期刊:Science [American Association for the Advancement of Science]
卷期号:365 (6454): 668-672 被引量:455
标识
DOI:10.1126/science.aav7536
摘要

Walking and running have fundamentally different biomechanics, which makes developing devices that assist both gaits challenging. We show that a portable exosuit that assists hip extension can reduce the metabolic rate of treadmill walking at 1.5 meters per second by 9.3% and that of running at 2.5 meters per second by 4.0% compared with locomotion without the exosuit. These reduction magnitudes are comparable to the effects of taking off 7.4 and 5.7 kilograms during walking and running, respectively, and are in a range that has shown meaningful athletic performance changes. The exosuit automatically switches between actuation profiles for both gaits, on the basis of estimated potential energy fluctuations of the wearer's center of mass. Single-participant experiments show that it is possible to reduce metabolic rates of different running speeds and uphill walking, further demonstrating the exosuit's versatility.
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