亚洲欧美中文日韩在线v日本,亚洲精品永久在线观看,亚洲av日韩av永久无码色欲,亚洲成a人片777777,亚洲人成网站在线播放942

近期，北京大學(xué)工學(xué)院先進(jìn)制造與機(jī)器人系王啟寧研究員課題組在智能動(dòng)力假肢能量回收研究方面取得新進(jìn)展，機(jī)器人領(lǐng)域頂級(jí)期刊IEEE Transactions on Robotics 于2020年10月8日以長(zhǎng)文 (Regular Paper)形式發(fā)表了他們題為Energy Regeneration From Electromagnetic Induction by Human Dynamics for Lower Extremity Robotic Prostheses 的論文。

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間適者生存的自然進(jìn)化，人類學(xué)會(huì)了直立行走，從而解放了雙手。生物力學(xué)研究表明，在人體直立行走著地初期，為了支撐人體重量和儲(chǔ)存彈性能，踝關(guān)節(jié)主要以沖撞功的形式做負(fù)功。一些研究表明，通過(guò)壓力儲(chǔ)能鞋墊方式可以儲(chǔ)存部分能量，但是這部分儲(chǔ)存的能量通常轉(zhuǎn)化效率很低，大約在mW級(jí)別。特別地，針對(duì)下肢假肢，有研究提出了利用彈簧儲(chǔ)存能量，并在人腳蹬地時(shí)刻釋放儲(chǔ)能能量的方案。彈簧儲(chǔ)能的方式，需要增加額外的機(jī)械結(jié)構(gòu)，相應(yīng)地會(huì)增加假肢重量，從而加重人體在行走過(guò)程中膝關(guān)節(jié)的負(fù)擔(dān)，可能會(huì)增加人體新陳代謝率。如何高效率儲(chǔ)能能量同時(shí)盡量減少人體在行走過(guò)程中膝關(guān)節(jié)的負(fù)擔(dān)，成為一個(gè)挑戰(zhàn)。

智能假肢能量回收原理圖

王啟寧課題組針對(duì)此問(wèn)題，提出一種不增加額外機(jī)械結(jié)構(gòu)且能實(shí)現(xiàn)高效能量?jī)?chǔ)存的方案，并從原理和實(shí)踐兩方面證明此方案的可行性。在腳著地期間，通過(guò)控制相應(yīng)MOFSET開(kāi)斷，實(shí)現(xiàn)了Boost升壓電能回收，并通過(guò)二級(jí)能量管理方案，給相應(yīng)假肢控制和執(zhí)行單元供電。在擺腿階段，假肢工作在主動(dòng)運(yùn)動(dòng)模式下，通過(guò)恢復(fù)初始關(guān)節(jié)角度的方式，避免地面剮蹭，從而保證人體平滑自然行走。通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用能量存儲(chǔ)方案的假肢每步平均可存儲(chǔ)1.53±0.29J能量，而假肢每步需要4.64± 0.15J，這意味著有三分之一的能量可以通過(guò)能量回收方式供給。相對(duì)于非能量存儲(chǔ)方案，在采用24 V、2.6 Ah電池情況下，采用此能量回收方案的假肢可以額外提供平均8.2h續(xù)航或者25000步行走。

論文通訊作者為北京大學(xué)工學(xué)院先進(jìn)制造與機(jī)器人系王啟寧研究員，第一單位為北京大學(xué)，第一作者為王啟寧課題組2014級(jí)直博生馮仰剛（已于2019年畢業(yè)赴日本東京大學(xué)，作為博士后開(kāi)展研究工作）。合作者還包括美國(guó)哥倫比亞大學(xué)Sunil K. Agrawal教授和北京大學(xué)工學(xué)院先進(jìn)制造與機(jī)器人系麥金耿助理研究員。

上述研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“智能機(jī)器人”重點(diǎn)專項(xiàng)項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金“共融機(jī)器人”重大研究計(jì)劃、優(yōu)秀青年科學(xué)基金項(xiàng)目資助。

Y. Feng, J. Mai, S. Agrawal, Q. Wang*, Energy regeneration from electromagnetic induction by human dynamics for lower-extremity robotic prostheses,

論文鏈接：https://ieeexplore.ieee.org/document/9097206