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深醫講座論壇

【生物醫學工程學院學術講座】報告題目:動力下肢假肢與人體能量回收裝置

文章來源: 作者: 發布時間:2020年11月18日 點擊數: 字體:


主講嘉賓:香港中文大學 高飛 博士后

時間:2020年11月23號 上午10:00-11:00

地點:深圳大學西麗校區A2樓207會議室

主持人:但果 教授

主講嘉賓簡介:

高飛,香港中文大學,機械與自動化工程學系博士,博士后。主要從事人體助力裝置和人體能量回收裝置的設計與控制:包括動力踝足假肢,自供能智能膝關節假肢,以及康復助力下肢外骨骼設計與控制,基于智能材料的驅動器設計 (SMA, PZT, and MR damper),人體或假肢、外骨骼的運動意圖識別,基于智能材料或電機的人體生物動能能量回收,以及柔性機構的建模。在機器人主流期刊和國際會議發表文章17余篇,如IEEE/ASME transactions on Mechatronics, IEEE transactions on Neural System and Rehabilitation Engineering, ASME Journal of Mechanisms and Robotics,Smart Materials and Structures, ASME Journal of Mechanical Design 等;美國專利申請3項(1項已授權),以及中國專利申請4項(1項已授權);高被引文章2篇,1篇《Applied Physics Letters》精選文章被30+世界媒體報道;獲第46屆日內瓦國際發明展金獎;獲2016年國際機器人會議ROBIO最佳會議論文提名( Best Conference Paper Award – Finalist )。

講座內容:

近年來隨著社會的飛速前進,人們生活水平的顯著提高,公眾和政府對老年和傷殘人士的關注逐漸增加。對于上述人群來說,由于自身活動功能受損,導致生活自理能力明顯下降,進而顯著降低他們的生活幸福感。為緩解或解決上述問題,目前,國家大力提倡發展人體運動輔助設備,如下肢外骨骼,智能假肢,矯形器。動力踝足假肢和智能膝關節假肢通過采用驅動器和相應的控制策略復現人體對應關節的全部功能,最終改善穿戴者的行走步態、降低他們的行走功耗。主動的踝足假肢,矯形器或外骨骼通過監測病人的行走意圖提供相應的輔助力矩可幫助病人恢復正常步態,從而重獲正常的行走功能。該類項目的研究難點包含病人的行走意圖監測,以及合適的控制策略選取。目前,意圖監測主要分為基于肌電信號(EMGs)和物理傳感器信號兩種實現模式。我們首次提出根據人體下肢末端的運動軌跡對人體運動模式進行識別判斷,實驗證明該方式能獲得識別精度可以達到98.6%。

人體能量回收主要包含兩類裝置:電磁能量回收裝置和基于智能材料的能量回收裝置。電磁能量回收裝置由于需要采用變速箱,故而尺寸較大,結構笨重,同時產生可聽見的噪聲,但該類裝置回收功率較大,一般可達到 2-8 W,同時明顯增加穿戴者的行走負擔?;谥悄懿牧系哪芰炕厥昭b置結構簡單,無噪聲,易佩戴,對穿戴者的運動影響較小。我們首次提出了采用柔性壓電材料結合巧妙的機械結構設計回收人體行走過程中的生物機械能,該研究獲得了世界多家媒體報道,同時被《Applied Physics Letters》選為精選文章。

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