"哎喲，我的老腰！"——這句話已經成為現代打工人的日常感嘆。據統計，2019年全球因腰傷支出的醫療費用高達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、愛跳廣場舞的大爺大媽，都難逃腰痛的折磨。

而現在，美國亞利桑那州立大學研究團隊開發出一款會"自動變硬"的智能護腰裝置，穿上它搬磚、帶娃、做家務，腰部壓力直接減半！真正的打工人福音來了。

▍傳統護腰"二選一"，這款卻能智能切換三檔

目前市場上的護腰設備主要分兩種：

?"鋼鐵俠"款：電機驅動力量足，但背著像"龜殼"
?"背背佳"款：輕便，但輔助力固定

這款設備首次將主動式設備的靈活性和被動式設備的便攜節能性相結合，通過巧妙設計的可變剛度彈性帶和折紙式軟體肌肉，實現了實時智能調節：

?三檔秒切換：

• 低剛度模式（逛街）：軟得像運動腰封
• 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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這種設計不僅實現了輔助力的精準調節（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整范圍（0至67 mm）。這種創新使設備能夠根據不同的使用場景進行快速切換，有效避免了傳統設備繁瑣的手動更換和調整過程。

▍黑科技揭秘：會"自己思考"的護腰是如何實現的

該設備主要由三部分組成：

1、變剛度彈性帶：通過層疊阻塞（layer jamming）技術實現不同剛度模式

2、折紙式軟體肌肉：負責調節松弛長度，以適應不同的使用情景

3、肌肉制動器：有效保持肌肉的收縮狀態，確保設備在工作過程中穩定可靠

下方圖片展示了設備穿戴效果以及不同活動時設備的剛度與松弛調節模式。例如，在下蹲動作中可選擇中等剛度模式，而在彎腰時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。

經過拉伸試驗，設備的剛度模式與設計目標一致，提供了清晰的不同剛度區分。在人體試驗環節，設備在下蹲與彎腰動作中的表現同樣令人滿意，設備輔助力與用戶活動姿態之間具有明確的對應關系，確保了實際使用中的高效性與舒適性。

▍續航逆天：靠調節“軟硬度”而非蠻力支撐，小小電池能用8小時

這款設備最令人驚艷的是其能效比。由于采用了軟體設計，且通過調節剛度而非持續的電機驅動來提供支撐力，因此大大節省了能量。

即使配備一個很小的電池，也可以支持用戶佩戴一整天（8小時）！這對于需要長時間工作的人群來說非常實用。加上整機僅1.2千克的輕量化設計，長時間佩戴也不會增加額外負擔，同時保持了較高的舒適性，解決了傳統剛性設備長期佩戴的不適感問題。

這項研究來自亞利桑那州立大學孫杰鋒教授（Jiefeng Sun）的機器人驅動器及動力學實驗室（https://sunrobotics.lab.asu.edu/）。研究團隊表示，未來將深入研究不同模式切換對背部肌肉活動的影響，推動該技術在老年人日常輔助領域的廣泛應用（防跌倒功能）。

這一新型軟體混合背部支撐設備的推出，不僅為工業環境中的勞動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。相關論文已發表，可通過以下鏈接查閱：

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