通過能量回收步驟更容易使用樓梯

佐治亞理工學院和埃默里大學的研究人員發(fā)明了一種能讓上下樓梯變得更容易的裝置。他們建造了能量回收樓梯，在下降過程中儲存用戶的能量，在上升過程中將能量返回給用戶。

當有人從樓梯上下來時，彈簧加載的樓梯會壓縮，這樣可以節(jié)省26%的能量。上樓梯時，樓梯可以釋放儲存的能量，讓膝蓋比使用傳統(tǒng)樓梯輕松37%。這種低功耗設備可以安裝在現(xiàn)有的樓梯上，不需要永久安裝。

每個樓梯都用彈簧系住，并裝有壓力傳感器。當一個人走下樓梯時，每一步都要慢慢下沉，直到鎖好，并與下一步保持一致，儲存用戶產(chǎn)生的能量。一直這樣，直到有人上樓。當一個人上樓梯時，踩下一級臺階上的傳感器，下一級臺階上的門閂就會松開。彈簧中儲存的能量也被釋放出來，抬起后腿。

這篇論文目前發(fā)表在《公共科學圖書館·綜合》雜志上。作者說，最初的想法是使用能量回收假肢鞋來幫助人們上樓梯。

“不像普通的步行，每一次腳后跟撞擊都會消耗能量，而這些能量是可以恢復的，爬樓梯實際上是非常節(jié)能的;佐治亞理工學院交互計算學院副教授Karen Liu說。但后來我意識到下樓是很浪費的。你消耗能量來阻止自己墜落，我認為如果我們能儲存在下降過程中浪費的能量，并在上升過程中將其返還給用戶，那就太好了?！?/p>

劉和同事Lena Ting是這篇論文的合著者，Lena Ting是埃默里大學和佐治亞理工大學華萊士·h·庫爾特生物醫(yī)學工程系的生物醫(yī)學工程教授。

丁說:“下樓梯就像在發(fā)動引擎的同時輕踩剎車。”你的腿在每一步都要消耗大量的能量來支撐，以避免跌倒太快。我們的樓梯儲存能量，而不是浪費它?！?/p>

在設計該設備之前，研究人員沒有預料到，樓梯實際上會減輕下樓的影響。

“樓梯上的彈簧，而不是腳踝，起到了緩沖和剎車的作用，”喬治亞理工學院博士后研究員宋云成(Yun Seong Song，音譯)說。他目前是密蘇里科技大學(Missouri University of Science and Technology)的助理教授。“輕柔的向下運動減輕了后腳踝的負擔，這是保持身體平衡的方法，也能防止你在普通樓梯上掉得太快?！?/p>

劉最初是在參加一個會議時想到這個點子的，當時她看到一個儲存和釋放能量的腳踝支架。她72歲的母親走路沒問題，但爬樓梯卻有困難，劉知道她不會只為了爬樓梯而穿特制的運動鞋。所以她決定做一個像鞋子一樣的智能樓梯。

“目前為需要幫助的人提供的解決方案不是很經(jīng)濟。電梯和梯式升降機通常不適合安裝在家里，”劉說。“低成本、易于安裝的輔助樓梯可以讓人們保持使用樓梯的能力，而不會離開他們的家?！?/p>

“保持流動性在很大程度上是一件要么使用，要么失去的事情。讓人們在受傷和衰老的過程中保持行走和獨立是很重要的，這樣才能最大限度地提高生活質量。”

研究人員認為，這種臨時樓梯還可以幫助那些剛做完手術的人或孕婦恢復健康，這些人只需要短時間的幫助，不需要永久地改變他們的家。