穿上苏黎世联邦理工的“纺织外肌”，健康人上肢耐力能提升30%

大数据文摘授权转载自机器人大讲堂

自如地使用手臂完成各种操作，对于许多人来说是轻而易举的事情。但对于上肢遭受损伤的患者，以及不少已经年迈的老人来说，这并不是轻松能完成的事。

前不久，来自瑞士苏黎世联邦理工学院的科学家们针对行动不便人群，开发了一种可穿戴的纺织外肌——Myoshirt，可作为额外的肌肉层。这种材料将可穿戴机器人化身为“肌肉布料”。

只要穿上这件“马甲”，就能轻松增加上半身力量和耐力，健康人士的上肢耐力也能增加 30%！

该项研究以论文《A textile exomuscle that assists the shoulder during functional movements for everyday life》为题发表于期刊《Nature Machine Intelligence》中。

众所周知，自由的进行日常活动对保证个人的独立性至关重要。因此，当手臂的功能因先天性或后天性障碍而受损时，生活质量就会受到挑战。Myoshirt 诞生的契机，源于患有贝特莱姆肌病（Bethlem Myopathy）的一名患者。

“我的手臂越来越虚弱了，”迈克尔·哈格曼说，他在 2016 年被诊断出患有一种罕见的肌营养不良症，这种罕见的肌营养不良症让他无法拥有充足的手臂肌肉力量。

传统意义上来说，上肢损伤患者在接受物理治疗时，用于手臂和手部功能的治疗机器人通常以大型固定设备的形式出现，虽然医院有许多好的治疗设备，但非常昂贵且笨重。很少有技术辅助工具能让患者在日常生活中直接使用，并在家里锻炼。

基于这项难题， Myoshirt 作为一种柔软、可穿戴的上身外肌由此诞生。

它是一种带袖口的上臂背心，配有一个小盒子，通过嵌入在织物中的传感器，一种智能算法可以检测佩戴者的有意动作和所需的力量。然后，电机会缩短织物中与穿戴者肌肉平行的电缆——一种人造肌腱，从而支持所需的运动。

这种伸缩可以始终与用户的动作保持一致，并且可以根据用户的个人喜好进行定制，而用户可以随时进行控制。

Myoshirt可以与用户一起自主移动，通过补偿作用于肩部的70%重力来减轻手臂的重量。所使用的重力辅助控制器可仅根据预定的用户特征、用户的有意移动和人机交互力生成辅助力，在操作过程中不需要额外输入。

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接下来，研发人员们测试了Myoshirt在日常生活应用中的功能。他们在一项有 12 名参与者的研究中首次测试了这个原型：其中10 人没有任何身体损伤，1 人患有肌肉萎缩症 (Michael Hagmann)，1 人患有脊髓损伤。

实验结果显示，在外肌上衣的作用力下，所有参与者都能够更长时间地举起他们的手臂或物体。

其中健康受试者的耐力增加了约三分之一，肌肉萎缩症参与者的耐力增加了约 60%，而脊髓损伤的参与者甚至能够进行三倍的锻炼时间。外肌减轻了他们的肌肉负担，绝大多数参与者发现该设备使用起来很直观的效果。

目前， ETH（苏黎世联邦理工学院）正在与衍生公司 MyoSwiss合作对外肌进行改进，向无需笨拙且昂贵治疗设备的患者提供 Myoshirt。

为了使设备能够在人的衣服下不显眼且佩戴舒适，还必须将目前重 4 公斤的执行器以及控制箱进行尺寸和重量的进一步减小。研究人员希望通过专注于单一核心功能来最小化产品的尺寸，也就是能够在举起手臂时支撑用户的肩膀。

团队表示，在下一阶段，他们希望在实验室外在未来佩戴者的自然环境中测试Myoshirt的原型，并通过进一步改进，提高上肢残障人士的个人独立性，提高这类人群的生活质量。

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