人工器官之人工智能假肢

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视 听 言 肢 智 精多 力 力 语 体 力 神重 残 残 残 残 残 残残 疾 疾 疾 疾 疾 疾疾
中国各类残疾人占总残 疾人数的比重
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特 殊 的 残 疾 群 体 残 疾 军 人
两位残疾老兵，在战场上为国家流血，生 活中的苦痛也许只有他们自己知道
新假肢的功能远远超过了早期版本。 它使用的技术称为脑 - 机接口，来自大脑的信号通过传感器传输到假肢。
另一项技术突破来自芝加哥康复研究所，神经外科手术移植 技术。它能够将一名截肢病人控制手臂和手的神经从肩部移 植到上胸部。这些改道的神经通过胸部完好的肌肉，发送信 号给传感器，以更好地控制和使用的人工智能假手。
人工智能假肢 ——他们的希望
智能假肢概述
智能假肢是20世纪后十年发展起来的具有高性能的新一代假 肢。与普通假肢相比，其主要功能特点是能根据外界条件变 化和工作要求， 自动调整假肢系统的参数，使其工作可 靠，运动自如，具有更好的仿生性。
人类一直以来都有一个梦想 即 使人的躯体变强！！！
途径有三
卓越的功能使C-Leg® 智能仿生腿诞生至今已经获得了诸多重要的 国际奖项，如“奥地利国家创新奖”（Austrian State Award）， “德国设计俱乐部”(Deutscher Designer Club)银奖，以及2006年 在日本获得的“卓越设计奖”(Good Design Award)等，这些奖项 表明，C-Leg®智能仿生腿是高科技、革新功能和完美设计的结合。
刀锋奔跑者
20岁的Oscar Pistorius， 取得了比其他残疾运动员
更突出的成绩，他保持着 残奥会100、200和400米 的记录，奔跑的速度比 2004年奥运会上的女子成 绩还要好。
人工智能肢体之综上所述
人工智能假肢是现代高科技技术与假肢技术 相结合的产物。它的发展可为患者提供性能 优良，安全可靠，更具有仿生性的假肢产品。
由于我国还是一个发展中国家，各方面能力 有限，研究和开发适合我国国情的智能假肢 还是一个艰巨的任务，还需要各方面共同努 力，以为我国广大患者造福。
药信10之 冯申杰&& 喻小云
谢谢观赏
身体变超人
外骨骼机器人
人体装上机械肢体
回到智能假肢
智能假肢的组成，除了假肢本体以外。还应有以下组成部 分： (1)敏感元件：即各种传感器。它们的作用是将外界条件变
化转换成可提取的信号，一般为模拟电信号。
(2) 信息处理单元: 通常是微型计算机，其作用是读取敏感元件 发出的信号 进行识别和决策，并发出控制指令给可控制元件。
人工智能假肢创造奇迹，更接近真正的肢体 伊拉克和阿富汗战争推动了假肢技术的发展，使
得曾经只在科幻小说中出现的情节得以实现。随 着计算机、微处理器、小型液压推动系统的发展， 结合新型材料的发明，如碳纤维。使得新型智能 假肢在功能更强大、更全面的同时，也更结实轻 便。
百度文库
人的手是一个奇迹，它的功能和灵巧几乎是不可能复制的， 但全球的生物技术公司正在开发新一代手指可以灵活动作的 假手，使假手可以做更精细灵巧的工作。
整个这套体系的功能不管快行还是慢走、不 论是活动还是静止都在进行。C-Leg®智能仿 生腿监测行走的每一步，会综合考虑所有测
量数据的方方面面以适应任何一种情况，然
后连续不断地回应使用者的需求。这就意味
着不论是走楼梯、上下斜坡，还是应对不同
的路况，使用者不用再集中精力控制假肢， 而能节省体力和精力做自己想做的事。
开关控制信号源一般取自足底压力信号或膝关节转角信号、 踝关节转角信号等。随着微处理器性能提高，特别是单片机 的出现，为假肢控制提供了更为灵活有效的手段， 电控假肢 也由开关控制时代进入微机控制时代。
世界上首例应用“人工智能”科学的仿生智能假肢
2006年5月在德国莱比锡国际展览会上的亮相的新 版C-Leg®智能仿生腿采用了人工智能科学的原理， 应用整合计算机科学，仿生学，力学，机械学等一 系列相关学科的内容，不仅可以实现普通假肢代偿 下肢站立行走的功能，保证行走的稳定性、安全性 和动态性能，而且，由于“人工智能”科学原理的 应用，它突破了机械产品的局限性，具有“思考” 和反馈的功能，可以更好地配合人体的功能需求， 就象截肢者原有的肢体从新生长出来一样。
液压或气压式阻尼器是通过改变进气(油)或排气(油)门的开度来控制输出力矩 的。因此除了气缸，油缸外，还要有驱动系统。目前已有的智能假肢多采 用这种装置。
力矩控制方法
早期的电控假肢是人工智能假肢的前身，其控制系统是由分 立元件和逻辑门电路组成的简单开关逻辑控制。实现的功能 是对关节的锁紧和解锁。
为了减少冲击力，快速行走时，阻尼力矩也应相应 加大。正常人在不同步行速度和路面上行走时膝关 节角度变化曲线见图l，相应的力矩变化曲线见图2。
力矩可控装置
力矩可控装置的类型有变机械摩擦式，液压式，气动式，磁粉离合器式，电流变 液阻尼式等。
变摩擦式阻尼与摩擦离合器原理相似， 它通过一定的机械装置改变离合器两边 相接触面的正压力，来控制摩擦力矩的大小。磁粉离合器可通过改变加在磁场上 的电压来改变传递的力矩。电流变液是一种新型智能材料，这种流体的黏度可随 施加在其上的电压而变化，而且响应速度很快，可控性好。因此可作为力矩可控 的材料。
这些功能是普通假肢无法实现的。解决这些问题的途径是就 使膝关节“智能化”。
膝关节的力矩在一个步态周期内是变化的，摆动期 的初期需要助伸力矩，摆动期的后期则需要大的阻 尼力矩。
不仅如此，膝关节力矩还与步行的速度，路面状态 有关。例如，步行速度快时，助伸力矩要大，以便 小腿能跟上步行速度。否则小腿摆不出去，就不能 快速行走。
目前
超过60岁 未超过60岁
2050年
超过60岁 未超过60岁
届时中国年龄超过 60岁的人口将达到 4.4亿。同时，50% 的人在年龄超过80 岁后，行动都会受 到限制，这意味着 运动的依赖性将大 大增加。
可以活动 50%
感到活动受限 50%
我们需要关注数量庞大的残疾人群体 和因为年迈而无法享受到运动快乐的老年人
这种假肢名叫Smarthand ，它里面安装有40个与神经相连接 的传感器，当Smarthand 被挤压or触碰之后，传感器就会将 这些信息通过神经传递给大脑。这个科学团队认为他们研发 的这种传感器反馈技术目前是假肢or机械臂领域上的一重大 进步。
而试用者(如图)也认为，他自己已经有很长时间没有体验到 这样的感觉了。他能够很好的控制自己的力量，不会用力过 度捏碎一些小东西。
(3)可控制元件：一般安装在假肢本体内部，用于调整价值运动的参数， 力参数，结构参数等。使假肢按要求工作。
以智能膝关节为例
膝关节是膝上假肢系统的核心部件，是保证截肢者能站立和 行走的关键所在。
随着对假肢性能要求的不断提高，下肢假肢不仅要满足能够 站立和行走者两个基本功能，还要求步态自然，与健侧对称 性好：能适应步行状态的变化，例如步行速度变化，路况 (坡道，楼梯)的变化等；此外还要在使用者可能被障碍物绊 倒的紧急情况下的保证安全等。
例如一种轻型人工智能假手Fluidhand。它的每个关节都由 微型液压推动系统提供动力，通过在截肢者肢体残端肌肉中 植入传感器，控制每个手指的移动和控制。独立的推动系统 使得手指表现得更加自然，并使其比一般假肢更具灵活性。 通过位于手指和手掌的传感器，截肢残端神经肌肉可以感觉 到物体，并根据实际情况来控制握力大小。
人工器官之
我们的生活中常常会遇到那些因为肢体残 疾或者年迈而严重影响平时生活例子
目前，全球有6.5亿残疾人， 约占总人口的10%；
根据中国第二次全国残疾人 抽样调查数据，中国有 8300万残疾人，约占总人 口的6.34%，其中，肢体残 疾人有2412万，约占残疾 人总数的29%。
残疾人 扇面 2
没有任何器械和能够像我们的手一样灵活，但这些新兴技术 能够最大限度的改变肢残人士的生活。并给那些在战争中失 去四肢的士兵更多的希望。
第一个能带来触感的假肢
来自瑞典和意大利的科学院联合发明了一种新型的人工智能 假肢，一种与神经相连接通过感受到触感的假肢。据说这也 是世界上第一种能够给予佩带着触感的假肢。