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散步是很多老年人锻炼身体的方式，怎样散步才能既锻炼身体又省劲儿？在上海交大机械与动力工程学院举办的2015年秋季学期本科生课程项目成果展上，该院的大一学生刘志穿上了一副特殊的“骨骼”，演示了他和同学们设计的老年人散步“省力神器”——辅助行走及锻炼一体机。据刘志介绍，他们曾经做过实验，正常人散步，走4个小时就累得走不动了，而穿着辅助行走及锻炼一体机至少可以多走0.6个小时。
刘志告诉记者，最终成品的理想材料应该是轻型金属或者坚固的塑料。使用时，老人就像背着一个背包一样，基本感觉不到其重量
因为主要是为老年人设计的，所以刘志和同学们将辅助行走及锻炼一体机设计得尽可能简单，主要是利用简单的滑轮，将老年人散步时手臂变动的力转化为对腿部的拉力，从而达到省力的效果。在实现这一设计的过程中，滑轮的数量和位置极为关键。
“我们一共使用了6个滑轮，有的用来变向，有的用来固定。滑轮之间的角度设计最为关键，其最佳的效果应该是能为大腿提供成内角的拉动力，以便让腿稍微抬起一点就能体验到明显的省力效果。”刘志说，为了能做到这一点，他和同学们经过了多次调试。
在最终的成品模型中，刘志和同学们使用的材料是亚克力板。他告诉记者，亚克力板并不是最理想的材料，因为它很脆，最终成品的理想材料应该是轻型金属或者坚固的塑料。使用时，老人就像背着一个背包一样，基本感觉不到其重量。
在这个过程中，刘志和同学们遇到的一个难题是不同老年人对辅助行走及锻炼一体机的适应性问题。
“装置对每个老年人的腿部、腰部刺激是不一样的，如果每个老年人都要逐一定做，那么就比较麻烦，而且成本比较高。我们查阅了很多资料，最后确定，如果使用金属材料的话，最简单的方法就是在装置的腿部部位通过螺纹和旋转的结构调整长度，再利用螺母固定就可以，腰部设计也可以使用这种办法。因为我们使用的是亚克力板，不能实现这种设计，所以我们采取的是多打孔的办法，而且我们的零件组装得很灵活，这样就可以根据老年人的不同情况利用不同的孔洞进行装配。”刘志告诉记者。
为了检验效果，刘志和同学们进行了多次试验。据他估算，辅助行走及锻炼一体机大概能为使用者省力20%。
从提出概念到查资料、设计，刘志和同学们花了大概4个月的时间。因为才上大一对电学知识所知不多，同时为了方便老年人使用，他们最终确定了纯机械助力的模式
之所以想到设计这副特殊的“骨骼”，刘志说是因为家里也有老人，平时行动不是很方便，于是他一直都想设计一种可以帮助老人行走锻炼的装置，再加上他平时对国外的科技电影比较感兴趣，在有的电影中看到了一些成功的外骨骼设计，于是产生了这个设计灵感。
从提出概念到查资料、设计，刘志和同学们花了大概4个月的时间。在最终的设计中，他们使用了滑轮、弹簧等部件，借助老年人走路时手臂摆动和膝盖弯曲的力量带动老人双腿行走，既轻便又省劲儿。
然而，他们最初的设计并不是这样的。刘志告诉记者，最开始的时候，他们想利用传感器监测手臂的摆动，然后利用电机等来拉动腿部，在这个过程中，有两个因素促使他们改变了思路。
“我们才上大一，对和电学相关的知识知道得并不多，甚至可以说一无所知。另一个原因是，老师带我们去参观工博会，并且给我们看了其他科研机构的一个类似项目。他们使用了电机，当时老师对我们说，这种设计太笨重，给老年人使用会很不方便。因为这两方面的原因，我们将设计变为纯机械助力的模式。”刘志说。
本报记者 李宁
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