具有超人反应能力的机器人靴子可以帮助您保持平衡。一项新的研究表明，增强平衡的关键是拥有比人类反应时间更快的靴子。

当人滑倒或绊倒时，他们恢复平衡的反应比某些机器的反应要慢得多。对于人类和其他有腿的动物来说，生物传感器需要时间向神经系统发送信号，然后启动肌肉。机器人可以更快地行动，使用电线而不是神经来发送信号。

但众所周知，机器人的平衡能力仍然很差，因为它们还不能模仿人类在平衡受到挑战时的反应。这项研究背后的生物力学工程师和康复生理学研究人员着眼于运动的神经生理学。在这项研究中，他们试图回答可穿戴机器人——如动力下肢外骨骼或假肢——是否可以改善平衡并超过正常基线的问题。

在这张复合时间序列图像中，一名穿着机器人下肢外骨骼的测试对象向前倾斜，但不需要迈步来保持平衡。他们使用电动地板从字面上“拉出”健康的年轻参与者的地毯 - 将他们向前推向地面。他们要求他们保持平衡，双脚保持原位，但有时滑倒幅度太大，以至于他们不得不迈出一步以避免面部着地。然后，他们对外靴进行了编程，让参与者以与自然反应相同的延迟或人为的速度比人类可能的反应更快地提供帮助，并将其与根本不提供外靴帮助进行比较。

研究团队惊讶地发现，只有击败人类对拳头反应的模式才能帮助用户更快地恢复平衡，并防止他们采取任何措施来恢复。

同时，他们记录了外靴“试飞员”的生理反应，以查看该设备是否在模仿——或可能干扰——他们潜在的平衡反应。使用超声波，他们可以在皮肤下观察小腿肌肉在滑倒过程中是如何伸展的。肌肉拉伸会产生神经系统启动平衡反应所需的关键感觉信号。

比人类更快的外靴平衡反应实际上消除了小腿肌肉的拉伸信号，但对这些肌肉的控制信号，通常对神经系统的反应，仍然存在。这一发现突出表明，神经系统不仅仅是一组对局部肌肉拉伸做出反应的简单反射，而是从全身收集信息以在站立和行走时保持直立。

为何重要

人们往往认为平衡是理所当然的。但每走一步都有跌倒的可能，严重的跌倒是随着年龄增长健康状况下降的首要原因。如果研究人员可以开发辅助技术来改善从这里到那里的平衡，它可以防止跌倒并使人们能够更长时间地保持活跃。

这个下肢外骨骼的超快反应帮助这个测试对象在地板移动时保持双脚站立。该领域正在进行哪些其他相关研究

使用可穿戴机器人来帮助移动，尤其是平衡，长期以来一直是科学家和工程师的梦想。但迄今为止的研究主要集中在提供动力辅助，以便更轻松地走得更快或更长。除了一些有前途的基于实验室的研究设备外，可穿戴机器人领域并没有太多关注平衡。

过去十年的技术进步为最先进的可穿戴机器人改善平衡开辟了新的可能性。世界各地的其他研究人员也正在调整现有的外骨骼系统，以使用受生物学启发的控制算法来帮助平衡，这些算法最终可能能够比人类的反射反应更快地做出反应。

下一步是什么

这项研究是一个概念验证演示，表明外骨骼可以在受控实验室环境中改善没有平衡问题的年轻人的简单直立站立任务中的平衡。要使可穿戴机器人在日常生活中保持平衡并改善老年人、中风或脊髓损伤患者等平衡障碍患者的生活，还有很多工作要做。未来的研究将需要探索在其他下肢关节（如膝盖和臀部）使用外骨骼，以开发可以预测跌倒风险并实现个性化超人平衡的人工智能。