人工器官之人工智能假肢32

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,乐子吴吞,制作,人工器官之,人工智能假肢,我们,的,的生,活,活中,常,常常,会,会遇,到,到那,些,些因,为,为肢,体,体残,疾,疾或,者,者年,迈,迈而,严,严重,影,影响,平,平时,生,生活,例,例子,目前,，,，全,球,球有6.5亿,残,残疾,人,人，,约,约占,总,总人,口,口的10%；,根据,中,中国,第,第二,次,次全,国,国残,疾,疾人,抽,抽样,调,调查,数,数据,，,，中,国,国有8300,万,万残,疾,疾人,，,，约,占,占总,人,人口,的,的6.34%,，,，其,中,中，,肢,肢体,残,残疾,人,人有2412,万,万，,约,约占,残,残疾,人,人总,数,数的29%。,视力,残,残疾,听力,残,残疾,多重,残,残疾,言语,残,残疾,肢体,残,残疾,智力,残,残疾,精神,残,残疾,特殊,的,的残,疾,疾群,体,体,残,残疾,军,军人,两位,残,残疾,老,老兵,，,，在,战,战场,上,上为,国,国家,流,流血,，,，生,活,活中,的,的苦,痛,痛也,许,许只,有,有他,们,们自,己,己知,道,道,届时,中,中国,年,年龄,超,超过60,岁,岁的,人,人口,将,将达,到,到4.4,亿,亿。,同,同时,，,，50%,的,的人,在,在年,龄,龄超,过,过80岁,后,后，,行,行动,都,都会,受,受到,限,限制,，,，这,意,意味,着,着运,动,动的,依,依赖,性,性将,大,大大,增,增加,。,。,目前,2050,年,年,我们,需,需要,关,关注,数,数量,庞,庞大,的,的残,疾,疾人,群,群体,和,和,因,因为,年,年迈,而,而无,法,法享,受,受到,运,运动,快,快乐,的,的老,年,年人,人工,智,智能,假,假肢,他,他们,的,的希,望,望,智能,假,假肢,是,是20世,纪,纪后,十,十年,发,发展,起,起来,的,的具,有,有高,性,性能,的,的新,一,一代,假,假肢,。,。与,普,普通,假,假肢,相,相比,，,，其,主,主要,功,功能,特,特点,是,是能,根,根据,外,外界,条,条件,变,变化,和,和工,作,作要,求,求，,自,自,动,动调,整,整假,肢,肢系,统,统的,参,参数,，,，使,其,其工,作,作可,靠，,运,运动,自,自如,，,，具,有,有更,好,好的,仿,仿生,性,性。,智能,假,假肢,概,概述,人类,一,一直,以,以来,都,都有,一,一个,梦,梦想,即,使,使人,的,的躯,体,体变,强,强！,！,！,途径有三,身体变超人,外骨骼机器人,人体装上机械肢体,回到,智,智能,假,假肢,智能,假,假肢,的,的组,成,成，,除,除了,假,假肢,本,本体,以,以外,。,。还,应,应有,以,以下,组,组成,部,部,分：,(1)敏,感,感元,件,件：,即,即各,种,种传,感,感器,。,。它,们,们的,作,作用,是,是将,外,外界,条,条件,变,变,化转,换,换成,可,可提,取,取的,信,信号,，,，一,般,般为,模,模拟,电,电信,号,号。,(2),信,信息,处,处理,单,单元:,通,通,常,常是,微,微型,计,计算,机,机，,其,其作,用,用是,读,读取,敏,敏感,元,元件,发出,的,的信,号,号,进,进行,识,识别,和,和决,策,策，,并,并发,出,出控,制,制指,令,令给,可,可控,制,制元,件,件。,(3)可,控,控制,元,元件,：,：,一般,安,安装,在,在假,肢,肢本,体,体内,部,部，,用,用于,调,调整,价,价值,运,运动,的,的参,数,数，,力参,数,数，,结,结构,参,参数,等,等。,使,使假,肢,肢按,要,要求,工,工作,。,。,以智,能,能膝,关,关节,为,为例,膝关节是,膝,膝上假肢,系,系统的核,心,心部件，,是,是保证截,肢,肢者能站,立,立和行走,的,的关键所,在,在。,随着对假,肢,肢性能要,求,求的不断,提,提高，下,肢,肢假肢不,仅,仅要满足,能,能够站立,和,和行走者,两,两个基本,功,功能，还,要,要求步态,自,自然，与,健,健侧对称,性,性好：能,适,适应步行,状,状态的变,化,化，例如,步,步行速度,变,变化，路,况,况(坡道,，,，楼梯),的,的变化等,；,；此外还,要,要在使用,者,者可能被,障,障碍物绊,倒,倒的紧急,情,情况下的,保,保证安全,等,等。,这些功能,是,是普通假,肢,肢无法实,现,现的。解,决,决这些问,题,题的途径,是,是就使膝,关,关节“智,能,能化”。,膝关节的,力,力矩在一,个,个步态周,期,期内是变,化,化的，摆,动,动期的初,期,期需要助,伸,伸力矩，,摆,摆动期的,后,后期则需,要,要大的阻,尼,尼力矩。,不仅如此,，,，膝关节,力,力矩还与,步,步行的速,度,度，路面,状,状态有关,。,。例如，,步,步行速度,快,快时，助,伸,伸力矩要,大,大，以便,小,小腿能跟,上,上步行速,度,度。否则,小,小腿摆不,出,出去，就,不,不能快速,行,行走。,为了减少,冲,冲击力，,快,快速行走,时,时，阻尼,力,力矩也应,相,相应加大,。,。正常人,在,在不同步,行,行速度和,路,路面上行,走,走时膝关,节,节角度变,化,化曲线见,图,图l，相,应,应的力矩,变,变化曲线,见,见图2。,力矩可控,装,装置,力矩可控,装,装置的类,型,型有变机,械,械摩擦式,，,，液压式,，,，气动式,，,，磁粉离,合,合器式，,电,电流变液,阻,阻尼式等,。,。,变摩擦式,阻,阻尼与摩,擦,擦离合器,原,原理相似,，,，它通,过,过一定的,机,机械装置,改,改变离合,器,器两边相,接,接触面的,正,正压力，,来,来控制摩,擦,擦力矩的,大,大小。磁,粉,粉离合器,可,可通过改,变,变加在磁,场,场上的电,压,压来改变,传,传递的力,矩,矩。电流,变,变液是一,种,种新型智,能,能材料，,这,这种流体,的,的黏度可,随,随施加在,其,其上的电,压,压而变化,，,，而且响,应,应速度很,快,快，可控,性,性好。因,此,此可作为,力,力矩可控,的,的材料。,液压或气,压,压式阻尼,器,器是通过,改,改变进气(油)或,排,排气(油)门的开,度,度来控制,输,输出力矩,的,的。因此,除,除了气缸,，,，油缸外,，,，还要有,驱,驱动系统,。,。目前已,有,有的智能,假,假肢多采,用这种装,置,置。,力矩控制,方,方法,早期的电,控,控假肢是,人,人工智能,假,假肢的前,身,身，其控,制,制系统是,由,由分立元,件,件和逻辑,门,门电路组,成,成的简单,开,开关逻辑,控,控制。实,现,现的功能,是,是对关节,的,的锁紧和,解,解锁。,开关控制,信,信号源一,般,般取自足,底,底压力信,号,号或膝关,节,节转角信,号,号、踝关,节,节转角信,号,号等。随,着,着微处理,器,器性能提,高,高，特别,是,是单片机,的,的出现，,为,为假肢控,制,制提供了,更,更为灵活,有,有效的手,段,段，电,控,控假肢也,由,由开关控,制,制时代进,入,入微机控,制,制时代。,世界上首,例,例应用“,人,人工智能,”,”科学的,仿,仿生智能,假,假肢,2006,年,年5月在,德,德国莱比,锡,锡国际展,览,览会上的,亮,亮相的新,版,版C-Leg智,能,能仿生腿,采,采用了人,工,工智能科,学,学的原理,，,，应用整,合,合计算机,科,科学，仿,生,生学，力,学,学，机械,学,学等一系,列,列相关学,科,科的内容,，,，不仅可,以,以实现普,通,通假肢代,偿,偿下肢站,立,立行走的,功,功能，保,证,证行走的,稳,稳定性、,安,安全性和,动,动态性能,，,，而且，,由,由于“人,工,工智能”,科,科学原理,的,的应用，,它,它突破了,机,机械产品,的,的局限性,，,，具有“,思,思考”和,反,反馈的功,能,能，可以,更,更好地配,合,合人体的,功,功能需求,，,，就象截,肢,肢者原有,的,的肢体从,新,新生长出,来,来一样。,卓越的功,能,能使C-Leg,智,智能仿,生,生腿诞生,至,至今已经,获,获得了诸,多,多重要的,国,国际奖项,，,，如“奥,地,地利国家,创,创新奖”,（,（Austrian StateAward），“,德,德国设计,俱,俱乐部”(Deutscher DesignerClub)银奖，,以,以及2006年在,日,日本获得,的,的“卓越,设,设计奖”(Good DesignAward)等,，,，这些奖,项,项表明，C-Leg智能,仿,仿生腿是,高,高科技、,革,革新功能,和,和完美设,计,计的结合,。,。,整个这套,体,体系的功,能,能不管快,行,行还是慢,走,走、不论,是,是活动还,是,是静止都,在,在进行。C-Leg智能,仿,仿生腿监,测,测行走的,每,每一步，,会,会综合考,虑,虑所有测,量,量数据的,方,方方面面,以,以适应任,何,何一种情,况,况，然后,连,连续不断,地,地回应使,用,用者的需,求,求。这就,意,意味着不,论,论是走楼,梯,梯、上下,斜,斜坡，还,是,是应对不,同,同的路况,，,，使用者,不,不用再集,中,中精力控,制,制假肢，,而,而能节省,体,体力和精,力,力做自己,想,想做的事,。,。,人工智能,假,假肢创造,奇,奇迹，更,接,接近真正,的,的肢体,伊拉克和,阿,阿富汗战,争,争推动了,假,假肢技术,的,的发展，,使,使得曾经,只,只在科幻,小,小说中出,现,现的情节,得,得以实现,。,。随着计,算,算机、微,处,处理器、,小,小型液压,推,推动系统,的,的发展，,结,结合新型,材,材料的发,明,明，如碳,纤,纤维。使,得,得新型智,能,能假肢在,功,功能更强,大,大、更全,面,面的同时,，,，也更结,实,实轻便。,奥巴马先,生,生：,我要退役,，,，我要回,国,国，我怕,失,失去我的,手,手臂和腿,脚,脚,驻伊士兵,士兵先生,：,：,不用担心,！,！我们已,经,经造出来,先,先进的人,工,工智能假,肢,肢了，比,你,你原装的,好,好用多了,奥巴马,人的手是,一,一个奇迹,，,，它的功,能,能和灵巧,几,几乎是不,可,可能复制,的,的，但全,球,球的生物,技,技术公司,正,正在开发,新,新一代手,指,指可以灵,活,活动作的,假,假手，使,假,假手可以,做,做更精细,灵,灵巧的工,作,作。,例如一种,轻,轻型人工,智,智能假手Fluidhand。它的,每,每个关节,都,都由微型,液,液压推动,系,系统提供,动,动力，通,过,过在截肢,者,者肢体残,端,端肌肉中,植,植入传感,器,器，控制,每,每个手指,的,的移动和,控,控制。独,立,立的推动,系,系统使得,手,手指表现,得,得更加自,然,然，并使,其,其比一般,假,假肢更具,灵,灵活性。,通,通过位于,手,手指和手,掌,掌的传感,器,器，截肢,残,残端神经,肌,肌肉可以,感,感觉到物,体,体，并根,据,据实际情,况,况来控制,握,握力大小,。,。,新假肢的,功,功能远远,超,超过了早,期,期版本。,它,它使用,的,的技术称,为,为脑-,机,机接口,，,，来自大,脑,脑的信号,通,通过传感,器,器传输到,假,假肢。,另一项技,术,术突破来,自,自芝加哥,康,康复研究,所,所，神经,外,外科手术,移,移植技术,。,。它能够,将,将一名截,肢,肢病人控,制,制手臂和,手,手的神经,从,从肩部移,植,植到上胸,部,部。这些,改,改道的神,经,经通过胸,部,部完好的,肌,肌肉，发,送,送信号给,传,传感器，,以,以更好地,控,控制和使,用,用的人工,智,智能假手,。,。,没有任何,器,器械和能,够,够像我们,的,的手一样,灵,灵活，但,这,这些新兴,技,技术能够,最,最大限度,的,的改变肢,残,残人士的,生,生活。并,给,给那些在,战,战争中失,去,去四肢的,士,士兵更多,的,的希望。,第一个能,带,带来触感,的,的假肢,来自瑞典,和,和意大利,的,的科学院,联,联合发明,了,了一种新,型,型