许多实验室都在研发机器人假肢踝关节,但密歇根理工大学的科学家们正在做一件他们认为不同的事情:给踝关节“眼睛”,以帮助踝关节在它将要行走的地形中导航。
这款脚踝由密歇根理工大学的机械工程师莫•拉斯特加尔研发,已经能提供一系列可与自然步态媲美的动作。科学家们已经开发出一种基于低成本摄像机和计算机控制驱动器的人工视觉系统,该系统通过一套电缆系统来调整踝关节的位置。
观看工程电视策划的“机器人假肢脚看到并适应地形”,如下:
Rastgaar说:“摄像头可以识别地面轮廓,而计算机根据用户移动腿的方式,知道下一步要走到哪里。”“然后,计算机分析来自摄像头的信息,并将正确的角度和刚度应用到脚踝上,就像你对你的生物脚和脚踝所做的那样。”根据Rastgaar的说法,这将使脚踝适应地面,无论是楼梯还是坑洼。
Rastgaar的团队还改进了驱动器的设计,使其更轻,更流畅。因为脚是通过类似于自行车制动电缆的线路移动的,所以驱动器不必安装在假肢上,而用户必须在每一步移动它。例如,它可以放在口袋或腰包里。
Rastgaar说:“此外,这种新的执行器系统很容易拆卸,所以你可以根据自己的需要使用或不使用它。”“如果用户打算待在家里,用一个被动假肢在房子里走动可能会更简单。”
Rastgaar希望机器人脚踝最终能走出实验室,走上人行道。“我们希望,总有一天,它能推向市场,真正帮助到人们。”
这项研究得到了美国国家科学基金会(NSF) 5年教师早期职业发展(Career)奖的部分支持,该技术已经获得了临时专利。除了Rastgaar,参与推进该项目的研究人员还包括密歇根理工学院机械工程-工程力学助理教授Nina Mahmoudian;博士生Evandro Ficanha;博士生Guilherme Ribeiro;Kenton R. Kaufman,梅奥诊所生物力学/运动分析实验室的教授和主任;以及麻省理工学院纽曼生物力学和人类康复实验室(Newman Laboratory for biomedical mechanics and Human Rehabilitation)教授兼主任内维尔·霍根(Neville Hogan)。