钢铁侠身穿厚实的机器人套装，可以从建筑物上一跃而下，飞向太空。 这位超级英雄的金色和钛合金套装在打击反派时可能看起来很棒，但如果要和孙子们一起度过一个上午，那就太夸张了。 对于那些正在从中风中恢复过来，想要重新享受他们最喜欢的活动的人来说，有一种更好的东西：一种柔软、轻便的仿生助行器，可以绑在腿上，可以戴在任何地方。

卢Awad and 特里·埃利斯, physical therapy professors at the 波士顿大学 健康与康复科学学院：萨金特学院, are part of the team behind the medical exosuit, a wearable robot that can help people who have had a stroke walk faster, farther, and more safely. 它没有使用钢铁侠的钛合金，而是采用专有材料制成的透气包装、细电缆和一系列小型马达，帮助它模仿人类的肌肉和肌腱。

这项技术已经获得许可，在未来几年内，一套套装可能会在商业上用于诊所。 这将改变成千上万人的生活。 每年有79.5万美国人中风，中风会使血液停止流向大脑的某些部位，幸存者可能会长期虚弱或瘫痪，使行走成为一件令人沮丧甚至危险的苦差事。 对于15%到35%的幸存者来说，学习独立行走可能需要6个多月的时间。 许多重新学会走路的人无法恢复以前的速度或稳定性； according to 中风的连接 magazine, about 40 percent of all survivors have a serious fall within a year of their stroke.

相当于自然

对于机器人来说，这套外骨骼服很低调，更像是高科技的运动支架，而不是科幻的半机械人； 它只有10磅重。 一个火柴盒大小的传感器安装在鞋子的外领上，靠近脚踝，而两个黑色的包裹覆盖了大部分的小腿和腰部。 电缆，类似于用来控制自行车刹车的电缆，从穿鞋者的鞋子内部连接到小腿，从鞋舌连接到小腿。 马达——戴在腰间，由装有算法的计算机单元控制——通过电缆施加力量，帮助穿戴者行走

“中风的人有背屈或足部间隙的问题，”埃利斯说； 他们弯曲脚踝和抬起脚的能力较弱。 当他们试图把脚跟着地走路时，他们反而“拖着脚趾，脚就被夹住了”。 外穿服通过收缩连接在鞋舌上的电缆来抵消这个问题，施加少量的力将脚趾抬起。 当穿着者需要向前迈出一步时，后面的电缆收缩以确保他们的脚离开地面，这种运动被称为足底弯曲。

The exosuit traces its roots to a soft robot designed for the military by a team at the 哈佛生物设计实验室 at the Wyss生物启发工程新濠影汇线上赌场研究所 at Harvard University. That suit, developed in collaboration with Sargent’s 肯尼斯·霍尔特, an associate professor emeritus of physical therapy and athletic training, is intended to help soldiers and emergency personnel carry heavy loads with minimum effort. 类似的电缆，包裹和马达组合，它的工作与身体和谐，以帮助减少与沉重的行李相关的压力。 By applying assistive forces to the ankle and hip, the suit—which is still in development—reduces the amount of energy needed to carry a load equivalent to 30 percent of a wearer’s body weight by around 7 percent, according to a 该新濠影汇线上赌场研究发表于2016年5月 神经工程与康复杂志.

为了使这套宇航服适应医疗用途，Wyss邀请埃利斯和阿瓦德加入其由工程师、计算机科学家和商业开发人员组成的团队。 They needed “researchers who are embedded in the clinical world and work with patients,” says Ellis, director of the 神经康复中心. 第一个主要挑战是实际的挑战。 阿瓦德说，这种军装是为“能够承受高强度外力的健康人士”设计的。

为了使这套衣服发挥作用，穿着者需要能够承受我们的肌肉、肌腱和骨骼每天吸收的典型力量，以及外骨骼所增加的力量。 这对一名运动健将来说不算什么问题，对一名中风的老年人来说就不算什么了。

在开发医用版时，该团队首先探索了比军用服更柔软的纺织品。 “The first prototypes used seatbelt webbing,” says Awad, director of the BU神经运动恢复实验室; 相比之下，医疗服是由“复合材料制成的，可以与穿着者的腿形成安全、透气和合身的界面。” 他们还做了其他改变。 虽然原来的医疗服是两条腿都穿的，而不是一条腿，但它只是帮助推动——军队不必担心士兵拖着脚趾。 “军用套装的目标是打败自然，打破自然提供的障碍，”阿瓦德说。 “有了医疗服，我们的目标是把人们带回到原来的地方。”

这两种版本的宇航服都有传感器，可以告诉计算机控制单元——阿瓦德称之为大脑——一个人在什么地方迈步，这样它就可以为每个人提供适当的力量。 阿瓦德说，大脑是适应性的，“所以如果一个人突然开始走得更快，或者改变了节奏，大脑会意识到这一点，并做出相应的反应。” 它最终将允许佩戴者在不平坦的地形上行走，尽管目前的测试仅限于实验室。

阿瓦德说，这套西装的即时思维是它在开发过程中有别于其他产品的特点之一，也是萨金特团队的主要贡献之一。 与刚性较低的面料一样，插入医疗服控制单元的算法也有助于确保它不会对穿着者的身体施加太大的压力。

他说：“这是对人们如何运动以及中风等疾病后运动如何出错的深刻理解的产物。” “这是我们与生物力学团队和工程师讨论的结果，我们教他们中风患者如何移动； 他们没有这样的经验。”

“天啊! OMG ! OMG !”

这种医疗服比目前用于中风后康复的替代方案——踝关节足矫形器——要先进好几光年。踝关节足矫形器是一种笨拙的塑料模塑装置，从20世纪80年代初就开始使用了。 硬挺的靴子从小腿和脚后跟向下延伸，使腿和脚呈90度角。 通过保持脚踝锁定，矫形器可以防止佩戴者摔伤脚趾和绊倒，“但是因为你有一个僵硬的90度角，你不能推开，所以你抬起腿，失去了正常步态的一些关键特征，”埃利斯说。 这只靴子可以让人们获得一定程度的独立性，但并不能让他们回到自己喜欢的活动中去。 而且，阿瓦德补充说，它可能会带来自己的并发症。 “如果你在年轻时中风，”他说，“可能没有直接受到中风影响的肌肉将会受到影响。”

在测试中，一些穿着医疗外套的参与者已经能够恢复中风前的行走速度。 在一次外穿服测试中，使用者的速度开始超过监控他进步的物理治疗师。 在另一个视频中，阿瓦德看到一名参与者开始大喊：“天哪！ OMG ! 我的天啊！” “她告诉我，‘我在想我的购物清单； 除了走路，我什么都不能想，下一步就在我面前，否则我就会摔倒。”

在一系列的报告和期刊文章中，新濠影汇线上赌场研究人员量化了这套西装的影响。 他们发现，参与者蹬地更有效，消耗的能量更少，走得更远也更快。 The research, which began with military funding through the DARPA勇士网络项目 and has also been supported by the National Science Foundation, Wyss Institute, 哈佛保尔森学院, and the 美国心脏协会, was published in the 2017年7月26日，版 科学转化医学. The principal investigator is 康纳·沃尔什, an associate professor of engineering and applied sciences at Harvard and a core faculty member at the Wyss Institute.

埃利斯并不打算让这套衣服取代中风康复中的物理治疗师。 相反，它可以用来帮助人们在中风后立即重新学习走路，并允许他们在出院后在家练习走路。

“在这个国家，一旦你中风了，大约三个月后，你就完成了所有的康复治疗，”她说。 “这是一个真正的缺点，因为有很多新濠影汇线上赌场研究表明，在慢性期进行康复治疗非常有效，可以增强功能。 治疗师可以根据对每个人都有帮助的参数来规定外骨骼。”

完善科学

The team is pursuing funding to investigate how best to use the exosuit beyond the lab and recently won a 美国国立卫生新濠影汇线上赌场研究院 grant, awarded through the 国家儿童健康和人类发展新濠影汇线上赌场研究所, to continue developing the technology. 该公司计划探索其他应用，比如定制西服来帮助患有帕金森病、多发性硬化症和脑瘫的人。 不过，目前的主要目标是为中风患者准备好这套宇航服。 目前，这种医疗服只能增强脚踝，但与哈佛大学的一个新项目将专注于一种集成了膝盖和臀部支撑的系统。

In a separate project, funded by a 波士顿大学临床与转化科学新濠影汇线上赌场研究所试点资助, Awad is studying ways to improve how wearable devices like exosuits sense and assist impaired movement. 他说，目前的传感器可以很好地跟踪关节角度和关节速度等数据，即腿部移动的速度，但在确定与该运动相关的活动方面却不那么成功：用户是在原地行走还是前进，他们是在转弯还是在直线上行走？ With 罗伯特·特隆, an assistant professor at 波士顿大学工程学院, he’s exploring systems that could compute both.

According to “重新行走”机器人, the company that has licensed the technology, the current version of the medical exosuit could—pending FDA approval—be ready to ship as soon as 2018. 它不会帮助任何人像钢铁侠一样飞入平流层，但它可以让很多祖新濠影汇网上赌场有机会再次扮演超级英雄。