一次充电，15460步！新型仿生腿让截肢者轻松行走，轻巧、有力、自发电

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一次充电，15460步！新型仿生腿让截肢者轻松行走，轻巧、有力、自发电

来源：养生知多少 发布时间：2022-11-24 20:02

全球顶刊雷达，报道「全球顶刊」一手重磅研究，关注人工智能、生命科学、环境科学等领域的最新突破成果。本篇内容为2022年11月第附近的全球顶刊研究扫描。

以下为正文：

生活中，任何人都可能会或多或少地遭遇一些不幸，好比车祸、火灾、疾病等，从而造成一定的物质损失。

更甚者，这些不幸还可能导致数百万、甚至更多人失去维持流动能力的肢体，无法在物质充裕的世界得到精神上的满意。

如今，一种新型仿生腿（动力假腿）有望大大增加截肢患者的步履能力。

来自犹他大学的研究团队为截肢患者开发了一种具有膝盖、脚踝和脚趾关节生物力学的仿生腿。该仿生腿不仅重量轻，而且还能在穿着者行走过程中再生能量，延长其内部电池的工作时间。

而且，临床前试验表明，该仿生腿可以进行接近尺度运动学和动力学的常见步行流动，匡助截肢患者在水平地面和楼梯上行走。

相关研究论文以“A lightweight robotic leg prosthesis replicating the biomechanics of the knee, ankle, and toe joint”为题，以封面文章的形式发表在科学期刊Science Robotics上。犹他大学机械工程系助理教授 Tommaso Lenzi 为该论文的通信作者。

（来源：Science Robotics）

据介绍，该仿生腿布满一次电预计可以支持截肢患者行走 15460 步（正常人天天的均匀步数为 7500-10000），合用于身高在 1.60-1.91 米之间、体重在 59-91 公斤之间的截肢患者。

轻型、灵活、自发电

顾名思义，仿生腿能通过模仿缺失肢体的生物力学，来改善肢截肢患者的流动能力和生活质量。

然而，在以往的研究中，大多数膝上截肢患者使用的假肢都是由微处理器控制的被动装置，不能很好地复制缺失生物腿的枢纽生物力学功能，好比主动产生动作或向步态周期内注入能量等。

另外，生物力学模拟和非计算机个体实验表明，腿部踝关节在行走过程中可以提供相称大的净正能量。假如踝关节受损或缺失，截肢患者必需通过增加残肢和完整肢体的气力，来补偿缺失的踝关节能量，从而形成不天然、不对称、甚至无效的步态模式。

因此，对于截肢患者而言，穿着普通假肢行走是比较吃力的，在爬楼梯、爬斜坡、站起来、坐下等方面也更具挑战性。

（来源：Pixabay）

尽管传统的动力假肢可以为截肢患者提供一定的动力，但也存在比被动假肢更重、更大以及电池寿命更短等题目，在临床可行性和实用性等方面受到了很大的限制。

在之前的研究中，Lenzi 团队曾开发了一套轻型动力外骨骼，该设备使用电机、微处理器和进步前辈算法匡助下肢截肢者行走，就像电动自行车匡助骑手踩着踏板上坡一样。（点击查看详情 ）

在此次研究中，Lenzi 团队更进一步，在矢状面上复制了生物学膝盖、脚踝和脚趾的枢纽生物力学功能，在重量、尺寸和电池寿命方面也达到了传统微处理器控制假肢的水准。

图｜三个膝上截肢患者在跑步机上和楼梯上走动。（来源：该论文）

据论文描述，动力膝关节采用了一种独特的扭矩感应机制，同时具备了弹性制动器和可变传动装置的长处。

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