北大科研团队成功研发全球首款软体膝关节假肢 一

北大工学院王启宁教授课题组创新智能动力下肢假肢设计：折纸软体膝关节假肢引领未来

IT之家2月19日消息，北京大学今日发文宣布，其工学院王启宁教授课题组在智能动力下肢假肢领域取得了重要进展。
他们成功研发出一种全新的、受马尾草启发的折纸软体动力膝关节假肢。
这一创新性的假肢设计标志着国际首款软体膝关节假肢的诞生，为下肢假肢的设计开启了全新的篇章。

一、研究背景与动机

传统膝关节假肢主要由刚性金属材料制成，存在体积大、重量重以及舒适性较差的问题。
随着软体材料技术的发展，越来越多的研究开始探索将软体材料应用于假肢设计，以利用其低密度、柔顺性和减震性等优势。
如何在保持软体材料的优点的同时，解决其承重时容易产生不必要的变形的问题，一直是该领域面临的一大挑战。

二、创新折纸软体膝关节假肢设计

王启宁教授课题组通过深入研究，首次提出了基于折纸结构的软体膝关节假肢设计。
该假肢结合了折纸结构与气动控制技术，能够在气压驱动下实现精准运动，以满足不同地形和功能的需求。

1. 折纸结构与软体材料的结合：研究团队主要采用了热塑性聚氨酯材料，通过3D打印技术制造假肢的主要组件。
2. 仿生设计与气动控制：假肢设计借鉴了马尾草的抗弯折机制，通过背面折纸和气动腔体的设计，提升了假肢的刚度和承重能力。同时，通过调整气腔内的压力，研究团队能够实现假肢刚度的动态调节，以适应不同的外部压力。
3. 优秀的运动性能和舒适度：研究团队的加固设计有效限制了非必要的形变，提升了运动精度和舒适度。

三、实验验证与成果

实验室测试表明，软体膝关节假肢在气动控制、力矩输出和承载能力等方面表现出色。
实验结果显示，软体膝关节假肢能够模拟人体膝关节的转动中心，具有较强的缓冲能力和精准的运动控制。
实际行走实验则进一步证明了其有效性，三名残疾人参与试用后均表现出较好的步态对称性，且行走舒适性和冲击力得到有效改善。
该假肢在多种地形下的适应性也得到了验证，能够支持残疾人上下楼梯、斜坡行走及跨越障碍物，证明了其多功能性和实际应用潜力。

四、未来展望

这一创新性的折纸软体膝关节假肢设计代表了智能动力下肢假肢领域的一大进步。
未来，我们期待这一技术能够得到进一步的完善和优化，以便更好地满足残疾人的需求。
同时，我们也期待这一技术的推广和应用，为更多需要的人带来福音。

五、结语

王启宁教授课题组的这一研究成果标志着智能动力下肢假肢领域的一大突破。
这一受马尾草启发的折纸软体动力膝关节假肢不仅具有创新性，而且在实际应用中表现出色。
我们期待这一技术能够在未来得到广泛的应用和推广，为改善残疾人的生活质量做出更大的贡献。

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