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大学团队推出“自适应”智能假体脚踝:让义肢使用者不再害怕复杂地形

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假肢品质越来越好,越来越具有个性化,然而,尽管它们很有用,但给人的感觉仍然与真腿相去甚远。不过,这种新的假脚踝比其他假体产品更接近于人的脚踝:它能自行活动,适应使用者的步态及其接触的地面。

当你走路的时候,脚踝会承担很多工作:提起脚趾,以便于你不会拖拉着在地上走,控制脚的倾斜度,使脚落地或调整重心时,把冲击度减到最小,同时适应它遇到的任何碰撞和意外情况。很少有假体试图模仿这些动作,这意味着所有此类工作都成了“小儿科”,就像弹簧的弯曲或填充物的压缩一样。

但是, 这个原型脚踝 远比被动减震的作用要大得多。关节内部有芯片控制的马达和致动器,而芯片能感知运动并对之进行分类,然后决定每一步应该是怎样的。它是由范德比尔特大学(Vanderbilt)机械工程学教授迈克尔·戈尔德法布(Michael Goldfarb)开发的。

“最为重要的是,这款设备可以适应它周围的事物,”戈尔德法布在一段有关智能假体脚踝的视频中说道。他在范德比尔特大学的 一份公告 中还补充说“你可以沿着斜坡上去和下来,还能上楼梯和下楼梯,这款设备会推断出你在做什么,然后发挥相应的功能。”

当它感觉到脚已离地并向前迈步时,就把脚趾抬起来,同时还提起脚跟,这样在腿落下时,它可以为下一步做准备。通过感知上面的压力(预示着此人如何使用这只脚)和下面的压力(预示着路面的斜度和意外情况),它可以使步伐感觉起来更像真人步伐。

资深假肢专家麦克·萨塞(Mike Sasser)在对这款设备进行测试后,给出了很高的评价:“我试用过很多没有内置微处理器的液压脚踝,它们对一个活生生的人来说显得太笨拙、太重,也太无情。而这款设备不是那样的。”

目前,这款设备仍然处于早期测试阶段,而且需要有线电源——如果有人想去散步,那就太不方便了。但是,如果这个智能关节能如设计的那样运行——就像它看起来的那样——那么给它供电并不是大问题。戈尔德法布的计划是,一旦所有的问题得到解决,将在未来几年内对其实施商业化。大家可以点击范德比尔特大学 智能机电一体化中心(Center for Intelligent Mechatronics)官方网站,对戈尔德法布的研究做进一步了解。

翻译:皓岳

This smart prosthetic ankle adjusts to rough terrain