通过能量回收步骤更容易使用楼梯

佐治亚理工学院和埃默里大学的研究人员发明了一种能让上下楼梯变得更容易的装置。他们建造了能量回收楼梯，在下降过程中储存用户的能量，在上升过程中将能量返回给用户。

当有人从楼梯上下来时，弹簧加载的楼梯会压缩，这样可以节省26%的能量。上楼梯时，楼梯可以释放储存的能量，让膝盖比使用传统楼梯轻松37%。这种低功耗设备可以安装在现有的楼梯上，不需要永久安装。

每个楼梯都用弹簧系住，并装有压力传感器。当一个人走下楼梯时，每一步都要慢慢下沉，直到锁好，并与下一步保持一致，储存用户产生的能量。一直这样，直到有人上楼。当一个人上楼梯时，踩下一级台阶上的传感器，下一级台阶上的门闩就会松开。弹簧中储存的能量也被释放出来，抬起后腿。

这篇论文目前发表在《公共科学图书馆·综合》杂志上。作者说，最初的想法是使用能量回收假肢鞋来帮助人们上楼梯。

“不像普通的步行，每一次脚后跟撞击都会消耗能量，而这些能量是可以恢复的，爬楼梯实际上是非常节能的;佐治亚理工学院交互计算学院副教授Karen Liu说。但后来我意识到下楼是很浪费的。你消耗能量来阻止自己坠落，我认为如果我们能储存在下降过程中浪费的能量，并在上升过程中将其返还给用户，那就太好了。”

刘和同事Lena Ting是这篇论文的合著者，Lena Ting是埃默里大学和佐治亚理工大学华莱士·h·库尔特生物医学工程系的生物医学工程教授。

丁说:“下楼梯就像在发动引擎的同时轻踩刹车。”你的腿在每一步都要消耗大量的能量来支撑，以避免跌倒太快。我们的楼梯储存能量，而不是浪费它。”

在设计该设备之前，研究人员没有预料到，楼梯实际上会减轻下楼的影响。

“楼梯上的弹簧，而不是脚踝，起到了缓冲和刹车的作用，”乔治亚理工学院博士后研究员宋云成(Yun Seong Song，音译)说。他目前是密苏里科技大学(Missouri University of Science and Technology)的助理教授。“轻柔的向下运动减轻了后脚踝的负担，这是保持身体平衡的方法，也能防止你在普通楼梯上掉得太快。”

刘最初是在参加一个会议时想到这个点子的，当时她看到一个储存和释放能量的脚踝支架。她72岁的母亲走路没问题，但爬楼梯却有困难，刘知道她不会只为了爬楼梯而穿特制的运动鞋。所以她决定做一个像鞋子一样的智能楼梯。

“目前为需要帮助的人提供的解决方案不是很经济。电梯和梯式升降机通常不适合安装在家里，”刘说。“低成本、易于安装的辅助楼梯可以让人们保持使用楼梯的能力，而不会离开他们的家。”

“保持流动性在很大程度上是一件要么使用，要么失去的事情。让人们在受伤和衰老的过程中保持行走和独立是很重要的，这样才能最大限度地提高生活质量。”

研究人员认为，这种临时楼梯还可以帮助那些刚做完手术的人或孕妇恢复健康，这些人只需要短时间的帮助，不需要永久地改变他们的家。