北京大學工學院先進制造與機器人系王啟寧教授的科研團隊,在智能動力下肢假肢領域邁出了革命性的一步,成功研發出全球首款軟體膝關節假肢,為假肢技術的發展帶來了全新的突破。
傳統膝關節假肢多以高密度金屬材料制成,屬于剛性假肢,不僅在體積和重量上給使用者帶來不便,而且在緩沖性能上表現有限,難以在功能性和舒適性之間找到平衡點。這些問題一直困擾著假肢技術的發展。
而王啟寧教授團隊的創新之處在于,他們首次提出了基于折紙原理的仿生軟體膝關節假肢設計。這款假肢的主體部分采用熱塑性聚氨酯材料,通過3D打印技術制造而成。令人驚嘆的是,其膝關節單元的重量僅為300克,高度也僅有15厘米,大大減輕了使用者的負擔。
團隊在研發過程中,還從自然界的馬尾草中汲取靈感,模仿其獨特的抗彎折機制,從而顯著提升了假肢軟體結構的承重能力。這一創新設計不僅讓假肢更加輕便,也使其在面對外部沖擊時表現出更強的緩沖能力。
實驗結果顯示,與剛性假肢相比,這款軟體假肢在面對不同方向的外部沖擊時,能夠多吸收11.5%至17.3%的沖擊力,為使用者提供了更好的保護。同時,它還能在較低的預充氣壓下承載超過75公斤的重量,是自重的250倍,并能主動輸出超過25Nm的伸膝力矩,確保了假肢的功能性和實用性。
更重要的是,穿戴這款軟體膝關節假肢的殘疾人在行走時不僅更加省力,而且受到的沖擊也更小。他們普遍表示,在行走時的舒適度得到了顯著提升,這對于改善他們的生活質量具有重要意義。
王啟寧教授團隊的這一創新成果,不僅為假肢技術的發展開辟了新的方向,也為廣大殘疾人帶來了福音。這款軟體膝關節假肢的出現,將有望推動假肢技術向更加人性化、智能化的方向發展。