『跑步』有种神奇的装置可以让人的跑步速度提高50%
弹射式的外骨骼装置 。 根据一项新研究 ， 如果安装了正确的机械装置 ， 人类的跑步速度可以与自行车手的速度媲美——达到每秒20.9米 。
虽然该数值是目前根据一种基于弹簧的弹射式外骨骼计算得出的理论结果 ， 但研究团队计划在明年推出该原型装置 。
过去 ， 人们用类似的外骨骼来帮助瘫痪的人重新站立 ， 除此之外 ， 这类工作装置还有许多潜在的用途——虽然借助它来创下奥运记录的想法可能不太成立 。
研究人员在他们发表的报告中写道：“这项研究成果可能有助于将新一代的增强装置开发用于体育运动、救援、执法等行动中 。 在这些领域里 ， 人们将因运动速度的提升而获益 。 ”
该机械的原理来源于自行车脚踏板：脚踏板运转的效率其实很高 ， 因为它能在我们的双脚向上、向下移动的时候将我们推动向前一大步 ， 而这正是在跑步中会被浪费掉的一股能量 。
即便是世界上跑步速度最快的人 ， 在他们的脚离开地面的那段时间里 ， 实际上是没有获得任何速度的 。 只有当脚再次落地、踩上跑道 ， 并借力继续将身体往前推时 ， 才会获得新速度 。 随着跑步的速度越来越快 ， 他们的脚在空中停留的时间也会越来越多 。
问题就在于 ， 该如何更有效地利用这些被浪费掉的时间 。 研究人员调研了各种理论 ， 最终利用了弹射的原理 ， 让跑步者的腿像弹簧一样 ， 在跑步的时候往前推出去 。
来自范德堡大学的机械工程师David Braun表示：“自行车力学和跑步力学之间的差异给了我们灵感 ， 即研发一种可以让双腿在空中继续前进的装置 。 ”
把弹簧装腿上的想法已经存在一个多世纪了 ， 但这个做法本身的效果并不好 。 因此 ， 研究人员借助计算机建模来计算在脚落地之前 ， 弹簧需要储存的能量 。
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设备的工作原理 图自Sutrisno & Braun, Science Advances, 2020
研究人员认为 ， 这种能量来源于腿部的弯曲和移动 。 而弹簧则可以用来释放腿部与地面接触时产生的能量 ， 为身体提供更多的支撑点 。
计算结果表明 ， 要达到最高速度 ， 弹簧需捕获96%的能量 ， 并将其全部转化为前进的加速度 。 若是一个世界级的自行车运动员输出的能量 ， 最终的速度便可以达到20.9米/秒 ， 至于我们这些普通人 ， 可能就会稍慢一点 。
这套装置的研发仍存在许多挑战 ， 尤其是每跑一步 ， 弹簧都会受到因脚步落下的高度差而产生的额外冲击 。 但研究人员认为 ， 就像自行车上的齿轮一样 ， 弹簧也可以根据速度的不同进行调整 。
除了帮助医护、救援人员等需要快递抵达目的地的人群 ， 这类的外骨骼甚至可能引发一项全新的运动 ， 就像自行车一样 。 他们甚至希望假以时日 ， 可以将整个装置都装进鞋子里 。
蝌蚪五线谱编译自sciencealert ， 译者狗格格 ， 转载须授权
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【『跑步』有种神奇的装置可以让人的跑步速度提高50%】
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