软体膝关节假肢:跨越科技界的轻盈巨星
2月19日消息,北京大学发布消息称,该校工学院先进制造与机器人系王启宁教授团队在智能动力下肢假肢领域取得了重大进展,成功研发出全球首款软体膝关节假肢。
目前,膝关节假肢通常采用高密度金属材料制造,具有较大的体积和重量,其刚性框架在缓冲性能方面表现较差,这使得它们在提供功能性的同时,难以兼顾舒适性。 这种设计在一定程度上限制了假肢用户的日常活动范围,尤其是在进行较为复杂的运动时。尽管高密度金属材料确保了假肢的稳定性和耐用性,但用户在长时间使用过程中可能会感到不适。未来的技术发展或许能够通过新材料的应用来解决这一难题,以实现更好的功能性和舒适性的平衡。
而北京大学本研究首次提出了基于折纸的仿生软体膝关节假肢,主体由热塑性聚氨酯3D打印制成,膝关节单元重量仅有300g,假肢高度仅为15cm。
团队还从马尾草中汲取灵感,借鉴其抗弯曲的原理,增强了假肢软体结构的承重性能。
实验发现,软体假肢面对不同方向的外部冲击,都比刚性假肢具有更强的缓冲能力,可多吸收11.5%至17.3%的冲击力。
所提出的软体膝关节假肢在较低的预充气压下能够承受超过75kg的重量(相当于其自重的250倍),并且可以主动输出超过25Nm的伸膝力矩。
实验结果显示,穿戴这种软体膝关节假肢,残疾人士不仅在行走时更加省力,而且受到的冲击也明显减小,他们在主观上也认为行走时的舒适度有了显著提升。 这一创新成果无疑为众多行动不便的人士带来了福音。软体膝关节假肢的设计理念体现了科技与人文关怀的完美结合,它不仅提高了使用者的生活质量,还减轻了他们身体上的负担。未来,期待更多的科研投入和技术突破,使这类辅助设备能够惠及更多需要帮助的人。
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