"哎喲，我的老腰！"——這句話已經(jīng)成為現(xiàn)代打工人的日常感嘆。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019年全球因腰傷支出的醫(yī)療費(fèi)用高達(dá)3650億美元（約合2.6萬億人民幣）。無論是流水線工人、快遞小哥，還是抱娃的寶媽、愛跳廣場(chǎng)舞的大爺大媽，都難逃腰痛的折磨。

而現(xiàn)在，美國亞利桑那州立大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一款會(huì)"自動(dòng)變硬"的智能護(hù)腰裝置，穿上它搬磚、帶娃、做家務(wù)，腰部壓力直接減半！真正的打工人福音來了。

▍傳統(tǒng)護(hù)腰"二選一"，這款卻能智能切換三檔

目前市場(chǎng)上的護(hù)腰設(shè)備主要分兩種：

?"鋼鐵俠"款：電機(jī)驅(qū)動(dòng)力量足，但背著像"龜殼"
?"背背佳"款：輕便，但輔助力固定

這款設(shè)備首次將主動(dòng)式設(shè)備的靈活性和被動(dòng)式設(shè)備的便攜節(jié)能性相結(jié)合，通過巧妙設(shè)計(jì)的可變剛度彈性帶和折紙式軟體肌肉，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)智能調(diào)節(jié)：

?三檔秒切換：

• 低剛度模式（逛街）：軟得像運(yùn)動(dòng)腰封
• 中剛度模式（蹲下取快遞）：瞬間變硬支撐
• 高剛度模式（搬重物）：秒變"鋼筋鐵骨"
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這種設(shè)計(jì)不僅實(shí)現(xiàn)了輔助力的精準(zhǔn)調(diào)節(jié)（剛度分別為0.58 N/mm、0.92 N/mm和1.7 N/mm），而且具備了自主的松弛長度調(diào)整范圍（0至67 mm）。這種創(chuàng)新使設(shè)備能夠根據(jù)不同的使用場(chǎng)景進(jìn)行快速切換，有效避免了傳統(tǒng)設(shè)備繁瑣的手動(dòng)更換和調(diào)整過程。

▍黑科技揭秘：會(huì)"自己思考"的護(hù)腰是如何實(shí)現(xiàn)的

該設(shè)備主要由三部分組成：

1、變剛度彈性帶：通過層疊阻塞（layer jamming）技術(shù)實(shí)現(xiàn)不同剛度模式

2、折紙式軟體肌肉：負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)松弛長度，以適應(yīng)不同的使用情景

3、肌肉制動(dòng)器：有效保持肌肉的收縮狀態(tài)，確保設(shè)備在工作過程中穩(wěn)定可靠

下方圖片展示了設(shè)備穿戴效果以及不同活動(dòng)時(shí)設(shè)備的剛度與松弛調(diào)節(jié)模式。例如，在下蹲動(dòng)作中可選擇中等剛度模式，而在彎腰時(shí)則可選擇更高剛度模式。步行過程中則可選擇最低剛度、最大松弛長度，減少不必要的干擾。

經(jīng)過拉伸試驗(yàn)，設(shè)備的剛度模式與設(shè)計(jì)目標(biāo)一致，提供了清晰的不同剛度區(qū)分。在人體試驗(yàn)環(huán)節(jié)，設(shè)備在下蹲與彎腰動(dòng)作中的表現(xiàn)同樣令人滿意，設(shè)備輔助力與用戶活動(dòng)姿態(tài)之間具有明確的對(duì)應(yīng)關(guān)系，確保了實(shí)際使用中的高效性與舒適性。

▍續(xù)航逆天：靠調(diào)節(jié)“軟硬度”而非蠻力支撐，小小電池能用8小時(shí)

這款設(shè)備最令人驚艷的是其能效比。由于采用了軟體設(shè)計(jì)，且通過調(diào)節(jié)剛度而非持續(xù)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)來提供支撐力，因此大大節(jié)省了能量。

即使配備一個(gè)很小的電池，也可以支持用戶佩戴一整天（8小時(shí)）！這對(duì)于需要長時(shí)間工作的人群來說非常實(shí)用。加上整機(jī)僅1.2千克的輕量化設(shè)計(jì)，長時(shí)間佩戴也不會(huì)增加額外負(fù)擔(dān)，同時(shí)保持了較高的舒適性，解決了傳統(tǒng)剛性設(shè)備長期佩戴的不適感問題。

這項(xiàng)研究來自亞利桑那州立大學(xué)孫杰鋒教授（Jiefeng Sun）的機(jī)器人驅(qū)動(dòng)器及動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室（https://sunrobotics.lab.asu.edu/）。研究團(tuán)隊(duì)表示，未來將深入研究不同模式切換對(duì)背部肌肉活動(dòng)的影響，推動(dòng)該技術(shù)在老年人日常輔助領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用（防跌倒功能）。

這一新型軟體混合背部支撐設(shè)備的推出，不僅為工業(yè)環(huán)境中的勞動(dòng)者提供了更具適用性的解決方案，也為普通人群特別是老年人提供了更加便捷、舒適的日常支持工具。相關(guān)論文已發(fā)表，可通過以下鏈接查閱：

https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/10883024。