卡耐基梅隆大学研制机械腿 可模仿人走路不摔倒
时间:2017-12-07

  卡耐基梅隆大学发展机械腿可以模仿人走不倒 - 科学网

  假肢可以帮助失去腿的人站起来,但不能平衡,容易绊倒。卡耐基梅隆(Carnegie Mellon)正在开发一种机械腿,模仿人类控制双腿以保持平衡的方式。

  机器人学助理教授Hartmut Geyer表示,他们通过研究人类反射和其他神经肌肉控制系统来设计平衡控制策略,并在模拟实验室进行实验,结果显示该策略使得人们在不平坦的地面步态是稳定的,即使遇到倾斜或推力,也可以快速恢复平衡。

  该项目历时三年,是国家科学基金会资助的国家机器人项目90万美元的一部分。这项技术将在膝盖以上的截肢志愿者中进一步测试和改进。

  格耶尔说,电动假肢可以帮助弥补腿部肌肉的损失,但是截肢者如果害怕跌倒,就不会使用它。目前的假肢试图模仿自然的腿部动作,尽管它们不能对跌倒做出反应,或者被健康的人的腿所推倒,但是出于这个考虑,我们做这个工作,如果我们能理解人类是如何控制的他们的四肢,我们可以用这个原理来控制机器人的四肢。

  这个原则不仅适用于机械腿,而且适用于脚踏机器人。在最近德国汉堡IEEE的智能机器人和系统国际会议上,Geyer提出了一个使用这个原理的有脚的机器人。

  格耶尔已经学习了十年,机器人腿在行走。在他的观察中,腿伸肌是腿关节伸展的关键。他说,肌肉反应来自地面,需要时腿部迅速减速或拉伸。

  Geyer和他的团队使用机器人神经肌肉腿2(一种计算机模拟的电缆驱动器,由人腿的一半尺寸制成),并评估肌肉模型。研究人员发现,正常的神经肌肉控制模式,可以复制正常的行走模式。机械腿在向前或向后摆动时可以快速响应干扰。不过,格耶尔说,机械腿在中间摆动时仍然无法应对干扰。

  美国每百万人中有超过一人截肢,Geyer说到2050年这个数字将增加四倍,但是大约有一半的人们害怕在人群中摔倒,导致他们不稳定的行走,机器人是一个新兴的领域Geyer表示,这是一个利用新的设计和控制策略来解决目前与假肢有关的问题的机会。

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