北京
机场里拖着行李箱疾走、商场中转悠半天，对年纪渐长的人来说都是体力活。如今，一项发表在《科学进展》（Science Advances）上的研究，带来了一件只有普通挎包重量的软体装备：不用传统马达和齿轮，靠人工肌肉把走路多耗的能量悄悄补回来。六名健康成年人在跑步机上穿着它还真的少花了13.9%的力气，大腿肌肉的负担明显下降。这身薄薄的行头，凭什么让双腿变得更轻松？
甩掉马达，用“人工肌肉”发力
市面上大部分外骨骼要么靠刚性马达带着关节转，要么靠压缩空气驱动，背上还得挂气泵、阀块和储气罐。前者又沉又吵，后者更是把机器感写在了每个动作的卡顿里，走起来总觉得被框在壳子里。河北工业大学魏宇团队带来的这套软体外骨骼服换了条路——他们在髋关节附近布置了细长的柔性纤维，走路时在合适的时刻拉一把，帮大腿完成前摆动作。与传统外骨骼不同，整个装具没有硬邦邦的框架，而是通过绑带把拉力从人工肌肉传递到腰部和大腿，让身体可以自由扭转。
所谓的“无马达”并非不要动力，而是抛弃了笨重的马达‑齿轮箱组合。它依然配备一个紧凑的电池包和一套电控系统，用来激活那些会乖乖变形的人工肌肉。这种人工肌肉的材料叫介电弹性体，一种通电就会改变形状的类橡胶物质。过去十几年里，介电弹性体一直处在“有潜力但使不上劲”的尴尬境地，给不出足够的力量去帮人抬腿，而且做厚了就笨重，离贴身穿戴差一大截。
仿生肌肉这样造出来
魏宇课题组没有直接堆材料，而是从分子结构上动了刀。他们调整了介电弹性体的化学组成，让它在承受电场时能输出更大的力，再把改造过的薄膜卷成一根根细长的纤维。单根纤维的力量还是不够，他们索性把多根纤维扎成束，模仿人类肌肉里无数肌纤维共同收缩的原理。就是这样一层薄膜一层力、一束纤维一股劲，最终凑出了足以在走路时提供有效助推的软体执行器。
穿上这套4.2磅（约1.9公斤）的装具怎么工作？帮着的时机很讲究。步行中每一次迈腿都有一个最省力、最容易被“推一把”的窗口。衣服上的传感器捕捉步态节律，控制器实时判断该在哪一瞬间通电，让人工肌肉在髋关节处输出一次恰到好处的拉力，把腿向前拽一把。拉力一撤，肌肉又恢复原状，不干扰接下来的动作。全程不需要使用者主动操控，也无须刻意改变走路习惯。
跑步机实测：肌肉省力、氧气省气
团队在跑步机上对六名健康男性受试者做了对照实验。穿着这套髋关节辅助装并开启助力后，他们平均代谢消耗降低了13.9%，大腿股直肌和股外侧肌的电信号幅度明显减弱。换句话说，腿上的肌肉干活少了，心脏和肺的压力也轻了。虽然目前只在平路定速行走条件下测过，但这种节能幅度已经接近一些大型刚性外骨骼的水平，而重量和体感压力却要小一个数量级。
能上街还有几道坎
想看到这身衣服出现在机场登机口或超市过道里，还有不少硬骨头要啃。首先，现阶段的测试环境太理想，一旦走到斜坡、楼梯或不平整路面，步态识别和瞬时力控的复杂度会翻番。其次，人工肌肉的疲劳寿命和防潮、防尘性能还没经过长时间穿戴考验。电源管理也是一大课题：现在的电池包仍然需要进一步迷你化，才能藏进腰带里不坠不硌。最后，服装本身的人体工程学——裤腰滚边怎么跟人工肌肉的锚点配合、出汗后绑带会不会打滑——这些细节都需要一轮又一轮的迭代。
给谁的？不止病人和老人
虽然研究团队把迈步困难、步态不稳的中老年人列为第一目标人群，但这种轻软的辅助思路很容易溢出到其他场景。物流仓库里持续快走的拣货员、展览中心一天走两三万步的现场人员、甚至户外长距离徒步者，都可能从一套无负担的助力装备中获益。如果未来的版本能把重量、续航和成本进一步压下来，它代表的就不是一台训练用的康复器械，而是一件每天可以穿出门的“行走外挂”。
素材及数据来自《科学进展》发表的研究论文，所述实验结果基于小样本人群，不代表产品化后的实际穿戴表现。
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