安裝了假肢的截肢患者如果碰到磕磕絆絆很容易摔倒，無法讓人保持平衡。卡耐基梅隆大學(xué)正在研發(fā)一種機(jī)械腿，模仿人類大腦對腿部控制的方式，讓截肢患者們恢復(fù)身體平衡。

　　機(jī)器人學(xué)助理教授Hartmut Geyer表示，通過對人類的反射行為和其他神經(jīng)肌肉控制系統(tǒng)進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)出一種平衡控制策略，并且在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)和模擬驗(yàn)證，能使人在不平坦的地面保持步態(tài)平穩(wěn)，可在絆倒或被猛推之后依然能快速恢復(fù)身體平衡。

　　此項(xiàng)目作為國家科學(xué)基金會出資90萬美元資助的"國家機(jī)器人計(jì)劃"的一部分，歷時三年時間。此項(xiàng)技術(shù)將在膝蓋以上截肢患者志愿人士中做出進(jìn)一步測試和改進(jìn)。

　　蓋爾表示：“電動假肢可幫助彌補(bǔ)缺失的腿部肌肉，但是，如果截肢者害怕摔倒，他們就不會使用。”現(xiàn)在的假肢盡量模仿自然的腿部運(yùn)動，然而它們還是無法像一條健康的人腿那樣對絆倒或推到做出反應(yīng)。如果我們了解人類如何控制自己的四肢，那么我們就能利用這些原則來控制機(jī)器人的四肢。

　　該原理將不僅僅適用于機(jī)械腿上，也適用于足式機(jī)器人。在最近德國漢堡舉行的IEEE智能機(jī)器人與系統(tǒng)國際會議上，Geyer展示了采用相同原理的足式機(jī)器人，也是通過應(yīng)用神經(jīng)肌肉控制系統(tǒng)。

　　在過去的十年中，蓋爾一直致力于研究機(jī)械腿的行走以及電機(jī)控制的動態(tài)。在研究觀察中，蓋爾發(fā)現(xiàn)了腿伸肌對于關(guān)節(jié)伸直的重要作用。來自腿部肌肉的力量反饋會對地面干擾做出自動反應(yīng)，腿部會迅速減緩?fù)炔窟\(yùn)動或邁大步子。

　　通過使用計(jì)算機(jī)模擬的人腿一半大小的電纜驅(qū)動設(shè)備“Robotic Neuromuscular Leg 2”，蓋爾研究小組對神經(jīng)肌肉模型進(jìn)行了評估。

　　研究人員發(fā)現(xiàn)，通過神經(jīng)肌肉控制的方法，可以復(fù)制人類正常的行走模式。機(jī)械腿在向前或向后擺動時，可對干擾迅速做出反應(yīng)。不過，Geyer表示目前機(jī)械腿在中間擺動時還無法對干擾作出回應(yīng)。

　　蓋爾指出，在美國，每一百萬人口中就有超過一人截肢，并且此數(shù)據(jù)在2050年將翻四倍，約有一半的截肢患者對摔倒心存恐懼，他們無法在不平穩(wěn)的地面上行走。作為一個新興的技術(shù)領(lǐng)域，機(jī)器人技術(shù)通過采用新的設(shè)計(jì)和控制策略為解決假肢問題提供了更多可能性。（文/Tina譯）