康复与可穿戴机器人(Rehabilitation & Wearable Robotics)
密歇根大学(U-M)是美国在机器人设计、控制和评估方面的国家领军者,特别是在帮助残障人士的设备研发领域。
Play:开源假肢腿(Open Source Leg)为研究人员提供了低成本的通用平台,推动假肢研究的集体协作。
跨学科融合与研究目标
在全美,很少有项目能像密歇根一样,将物理医学与康复学与机器人学如此紧密结合。研究涵盖从基础科学到临床试验的完整链条。
研究人员利用对大脑和神经系统的理解来指导设计,最终目标是:
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帮助人们克服残疾
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加快康复速度
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提升生活质量
康复机器人与治疗
康复时长是决定患者恢复效果的关键因素。机器人可以:
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提高治疗师的工作效率
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执行一些在诊所无法完成的任务
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如果设计得当,还能随患者回家,以低成本提供更频繁的康复训练 → 带来更好的康复结果
可穿戴设备的轻量化设计
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高功率电机常见于机器人,但通常过重,不适合穿戴。
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U-M 研究人员寻找轻量化却高效的电机,并开发了便携式康复设备,使用**被动元件(如制动器和阻尼器)**来引导或抵抗用户动作。
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SepaRRo(半被动康复机器人):利用可控制动器代替电机,仅为商用设备重量的一小部分。
创新假肢与神经接口
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U-M 研发了一种可变刚度踝足假肢,用户可以通过智能手机应用逐步调节刚度。
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研究人员还利用外周神经信号控制假手,这一手术方法由 Michigan Medicine 创新。
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开源人工智能假肢腿:由 U-M 与芝加哥 Shirley Ryan AbilityLab 合作研发。其开源设计与程序向全球科研社区开放,旨在:
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改善患者生活质量
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为分散的仿生学研究提供统一平台,加速科研进展
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反向工程与生物力学
密歇根大学采用了一种独特的思路:通过反向工程人类身体行为来开发可穿戴机器人。
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基于对健康人体力学的分析与技术工具,建立可穿戴机器人系统的设计蓝图。
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这种研究方式不仅推动了机器人系统的发展,也为人体生物力学基础科学提供了新见解。
关键词
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康复机器人 (Rehabilitation Robotics)
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可穿戴设备轻量化 (Lightweight Wearable Devices)
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假肢创新与开源平台 (Prosthetics Innovation & Open Source Platforms)
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神经接口控制 (Neural Interface Control)
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反向工程与生物力学 (Reverse Engineering & Biomechanics)