史丹福最新黑科技產品,一個裝備能將你的跑步速度提升10%

2020-04-15     跑步學院


更快更高更強一直是眾多體育從業者們孜孜追求的目標,在這樣目標的驅動下,世界紀錄一次次的被刷新。被刷新的記錄,除了需要運動員們自身的刻苦訓練,科技的輔助作用也不容忽視。。


不過並不是所有的科技產品,都被允許使用在體育運動中。比如視頻分析監控類的設備,通過收集日常訓練數據,從而改進訓練技術,是可以的。


而另一種穿戴類的科技產品——游泳賽場上的鯊魚皮泳衣,卻是被禁止的。還有近年來馬拉松比賽中Nike next系列跑鞋,雖然目前沒有被禁止,但是也備受爭議。



鯊魚皮和跑鞋雖說可以提高成績,但作用也僅限於爭分奪秒的職業運動員,對於大多數普通人來說,還是刻苦訓練對於提升成績幫助更有實際意義。


不過最近美國史丹福大學工程師研發的「電動外骨骼」,竟然最快能將跑步速度提升10%,這樣的速度提升,無論對跑神還是跑渣可都具有十分大的意義了。



下面就一起了解下這個運動黑科技,看看我們是否也能通過該產品實現PB吧。


001 腳踝機械骨骼

如何通過外力提升跑步速度的?


相比於我們上文提到的Nike next系列跑鞋,腳踝機械骨骼可能對大眾跑者更加的友好。無論你是誰你的運動水平如何,都能夠通過它的幫助,用最輕鬆的方式去跑步。而且這種通過外力裝置幫助身體活動的產品,會讓你在跑步時,有種後面有人推著你跑的感覺。


腳踝機械骨骼,設計了兩種模式,一種的是電力輔助,另一種是彈簧輔助。這兩種驅動模式分別模仿了我們身體肌肉的伸展收縮做功原理,和串聯彈性勢能(SEC)做功原理。


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電力輔助


我們在跑步的過程中下肢關節會不斷做出屈伸動作,這些動作在運轉的時候需要收縮不同的肌肉來完成,而肌肉的收縮活動會消耗能量。這也就是為何運動會感覺累,會消耗體力的原因。



在電力驅動模式下,電動機會拉動一條電纜延伸到腿的後部,並在腳趾離開地面時延長腳踝。通過對11位經驗豐富的跑步者進行的跑步機測試,研究小組發現,與沒有外骨骼的情況相比,這種方式使它的運行起來容易了15%,它還可以將跑步者的速度提高10%。

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彈簧輔助


我們身體的肌肉有各種不同的作用,其中一種不太常提到的,就是在運動的時候可以存儲能量。而我們的腿在奔跑時,會像彈簧一樣運動。所以研究人員認為,像彈簧一樣存儲和卸載能量的模式將有所幫助。


但由於肌肉本身的這種運作方式有一定的前題條件,那就是動作要足夠的快,不然的話彈性勢能會轉化成熱能,並不能起到節能的目的。


002 腳踝機械骨骼的實際用處


雖然兩者看似都可以達到節能的目的,但是試驗結果卻大相逕庭。


電力輔助裝置與穿普通鞋相比,可以節省14.6±7.7%的能量;彈簧輔助裝置與穿普通鞋相比,身體反而多了11.1±2.8%的能量消耗。簡言之,電力輔助可以起到應有的作用,而彈簧裝置不僅沒有作用反而幫了倒忙。


如果要分析彈簧驅動之所以費力,可能和測試者對裝置的不熟悉有關,肌肉發力和彈簧的伸縮不在一個節奏上,做了相反的功,所以增加了能量消耗。但無論如何,如果可以通過科技的力量讓人們跑得更快,還是值得期待的。


這種科技產品看起來雖然可能有點雞肋,不過對於特定的人群來說還是有一定作用的。例如幫助軍隊和消防人員提高行動效率,或者可以讓那些不願意運動、對跑步有抵抗情緒的人也能享受跑步帶來的樂趣。


就像設計團隊所說,設計它的目的並不是讓你去獲得馬拉松的參賽資格,而是讓你能夠跟上跑友的跑步速度,或者將它當做一種交通工作,彌補公共運輸無法到達的最後幾公里。


當然如果設計的再精巧些,普通人也可以藉助這個設備跑的更快一點。沒準還能跟隨基普喬格的步伐,輕鬆的完成全馬,體驗一下冠軍奔跑的速度。


不過對於更多的跑者而言,通過科學的訓練實現PB目標更為實際。如果你想要進行速度訓練,可以閱讀下列文章:

韓寒5公里配速3分43秒,你要怎麼訓練才能跑過他

提升你的跑步速度,注意4點就夠了

普通跑友提升速度?我有比單純堆跑量更好的辦法!


參考文獻:

Improving the energy economy of human running with powered and unpowered ankle exoskeleton assistance Kirby A. Witte, Pieter Fiers, Alison L. Sheets-Singer and Steven H. Collins Sci. Robotics 5, eaay9108.

文章來源: https://twgreatdaily.com/2T2bhHEBfwtFQPkdzzQa.html