卡耐基梅隆大学研制机械腿 可模仿人走路不摔倒
发布时间:2015-11-29 访问次数:

    义肢能够帮助失去腿的人重新站立起来,但它无法让人保持平衡,很容易被绊倒。卡耐基梅隆大学正在研发一种机械腿,可模仿人类控制腿的方式,让人保持平衡。

  机器人学助理教授Hartmut Geyer说,他们通过研究人类的反射行为和其他神经肌肉控制系统,设计出该平衡控制策略,并且在仿真实验室中进行过实验,结果证明该策略能让人在不平坦的地面步态平稳,即使倾斜或遇到推力也能很快从中恢复平衡。

  这个项目历时三年,是国家科学基金会出资90万美元支持的国家机器人计划的一部分。这项技术将在膝盖以上的截肢者志愿者中进一步测试和改进。

  Geyer说,电动假肢可以帮助弥补腿部肌肉的缺失,但如果截肢者害怕摔倒,他们不会使用它。现在的假肢尝试模仿自然的腿部运动,即使它们还无法像一个健康的人的腿一样,对跌倒或被推作出回应。我们做这项工作就是出于这个的思考,如果我们能了解人类如何控制它们的四肢,我们就可以利用这种原理来控制机器人的四肢。

  该原理将不仅仅运用在机械腿上,足式机器人也可以。在最近德国汉堡举行的IEEE智能机器人与系统国际会议上,Geyer展示了利用该原理的足式机器人。

  在机械腿的行走于控制上,Geyer已经研究了十年。在他的观察中,腿伸肌是腿部关节伸直的关键。他说肌肉的反应是来自地面的干扰,在必要的时候,腿会迅速减缓运动的速度或者伸地更远。

  Geyer和他的团队使用计算机模拟的电缆驱动装置成的一半人类腿尺寸大小的机械腿(Robotic Neuromuscular Leg 2),并对这个肌肉模型进行了评估。研究人员发现,通过神经肌肉控制方式,可以复制正常的行走模式。机械腿在向前或向后摆动时可以很快对干扰作出反应。不过,Geyer表示目前机械腿在中间摆动时还无法对干扰作出回应。

  美国每一百万人口中有超过一人截肢,Geyer说这个数据将在2050年翻四倍,但通过人口报告约有一半的人对坠落的恐惧让他们无法在不平稳的地面上行走。机器人技术是一个新兴的领域,它提供了一个机会,通过新的设计和控制策略可以解决现在假肢存在的问题,Geyer说。(金红)


    ---摘自科学网

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