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【生物医学工程学院学术讲座】报告题目:动力下肢假肢与人体能量回收装置

文章来源: 作者: 发布时间:2020年11月18日 点击数: 字体:


主讲嘉宾:香港中文大学 高飞 博士后

时间:2020年11月23号 上午10:00-11:00

地点:深圳大学西丽校区A2楼207会议室

主持人:但果 教授

主讲嘉宾简介:

高飞,香港中文大学,机械与自动化工程学系博士,博士后。主要从事人体助力装置和人体能量回收装置的设计与控制:包括动力踝足假肢,自供能智能膝关节假肢,以及康复助力下肢外骨骼设计与控制,基于智能材料的驱动器设计 (SMA, PZT, and MR damper),人体或假肢、外骨骼的运动意图识别,基于智能材料或电机的人体生物动能能量回收,以及柔性机构的建模。在机器人主流期刊和国际会议发表文章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;美国专利申请3项(1项已授权),以及中国专利申请4项(1项已授权);高被引文章2篇,1篇《Applied Physics Letters》精选文章被30+世界媒体报道;获第46届日内瓦国际发明展金奖;获2016年国际机器人会议ROBIO最佳会议论文提名( Best Conference Paper Award – Finalist )。

讲座内容:

近年来随着社会的飞速前进,人们生活水平的显著提高,公众和政府对老年和伤残人士的关注逐渐增加。对于上述人群来说,由于自身活动功能受损,导致生活自理能力明显下降,进而显著降低他们的生活幸福感。为缓解或解决上述问题,目前,国家大力提倡发展人体运动辅助设备,如下肢外骨骼,智能假肢,矫形器。动力踝足假肢和智能膝关节假肢通过采用驱动器和相应的控制策略复现人体对应关节的全部功能,最终改善穿戴者的行走步态、降低他们的行走功耗。主动的踝足假肢,矫形器或外骨骼通过监测病人的行走意图提供相应的辅助力矩可帮助病人恢复正常步态,从而重获正常的行走功能。该类项目的研究难点包含病人的行走意图监测,以及合适的控制策略选取。目前,意图监测主要分为基于肌电信号(EMGs)和物理传感器信号两种实现模式。我们首次提出根据人体下肢末端的运动轨迹对人体运动模式进行识别判断,实验证明该方式能获得识别精度可以达到98.6%。

人体能量回收主要包含两类装置:电磁能量回收装置和基于智能材料的能量回收装置。电磁能量回收装置由于需要采用变速箱,故而尺寸较大,结构笨重,同时产生可听见的噪声,但该类装置回收功率较大,一般可达到 2-8 W,同时明显增加穿戴者的行走负担。基于智能材料的能量回收装置结构简单,无噪声,易佩戴,对穿戴者的运动影响较小。我们首次提出了采用柔性压电材料结合巧妙的机械结构设计回收人体行走过程中的生物机械能,该研究获得了世界多家媒体报道,同时被《Applied Physics Letters》选为精选文章。

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