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本文作者: 金紅 | 2015-11-27 19:30 |
義肢能夠幫助失去腿的人重新站立起來,但它無法讓人保持平衡,很容易被絆倒??突仿〈髮W(xué)正在研發(fā)一種機(jī)械腿,可模仿人類控制腿的方式,讓人保持平衡。
機(jī)器人學(xué)助理教授Hartmut Geyer說,他們通過研究人類的反射行為和其他神經(jīng)肌肉控制系統(tǒng),設(shè)計(jì)出該平衡控制策略,并且在仿真實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行過實(shí)驗(yàn),結(jié)果證明該策略能讓人在不平坦的地面步態(tài)平穩(wěn),即使傾斜或遇到推力也能很快從中恢復(fù)平衡。
這個項(xiàng)目歷時三年,是國家科學(xué)基金會出資90萬美元支持的國家機(jī)器人計(jì)劃的一部分。這項(xiàng)技術(shù)將在膝蓋以上的截肢者志愿者中進(jìn)一步測試和改進(jìn)。
Geyer說,電動假肢可以幫助彌補(bǔ)腿部肌肉的缺失,但如果截肢者害怕摔倒,他們不會使用它?,F(xiàn)在的假肢嘗試模仿自然的腿部運(yùn)動,即使它們還無法像一個健康的人的腿一樣,對跌倒或被推作出回應(yīng)。我們做這項(xiàng)工作就是出于這個的思考,如果我們能了解人類如何控制它們的四肢,我們就可以利用這種原理來控制機(jī)器人的四肢。
該原理將不僅僅運(yùn)用在機(jī)械腿上,足式機(jī)器人也可以。在最近德國漢堡舉行的IEEE智能機(jī)器人與系統(tǒng)國際會議上,Geyer展示了利用該原理的足式機(jī)器人。
在機(jī)械腿的行走于控制上,Geyer已經(jīng)研究了十年。在他的觀察中,腿伸肌是腿部關(guān)節(jié)伸直的關(guān)鍵。他說肌肉的反應(yīng)是來自地面的干擾,在必要的時候,腿會迅速減緩運(yùn)動的速度或者伸地更遠(yuǎn)。
Geyer和他的團(tuán)隊(duì)使用計(jì)算機(jī)模擬的電纜驅(qū)動裝置成的一半人類腿尺寸大小的機(jī)械腿(Robotic Neuromuscular Leg 2),并對這個肌肉模型進(jìn)行了評估。研究人員發(fā)現(xiàn),通過神經(jīng)肌肉控制方式,可以復(fù)制正常的行走模式。機(jī)械腿在向前或向后擺動時可以很快對干擾作出反應(yīng)。不過,Geyer表示目前機(jī)械腿在中間擺動時還無法對干擾作出回應(yīng)。
美國每一百萬人口中有超過一人截肢,Geyer說這個數(shù)據(jù)將在2050年翻四倍,但通過人口報告約有一半的人對墜落的恐懼讓他們無法在不平穩(wěn)的地面上行走。機(jī)器人技術(shù)是一個新興的領(lǐng)域,它提供了一個機(jī)會,通過新的設(shè)計(jì)和控制策略可以解決現(xiàn)在假肢存在的問題,Geyer說。
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