仿生外骨骼可以帮助人们再次行走

匹兹堡大学斯旺森工程学院机械工程与材料科学副教授尼廷·夏尔马正在试用这种原型外骨骼。

资料来源:夏尔马实验室提供

混合方面来自于本项目中使用的两种技术，电极发送无创超声波，使瘫痪的肌肉工作，而电池供电的仿生外骨骼提供额外的支持，以促进运动。皮特斯旺森工程学院机械工程和材料科学副教授、该团队的首席研究员Nitin Sharma说:“我们试图创造一种情况，让患者控制外骨骼，而不是让外骨骼控制患者。”

目前的康复技术可以预测剩余的肌肉功能，以及肌肉运动需要多少辅助，这一过程被称为肌电图。正确测量任何康复设备应该提供多大的帮助是一个挑战，因为它是有限的大肌肉群。

然而，夏尔马的研究使用的是超声波，而不是电，它是通过放置在身体上的传感器传输的。这是为了更精确地测量目标肌肉群能产生多少运动。超声波用人类听不到的高频声波刺激皮肤表面下的组织。Sharma说，虽然最终目标是协调整个腿部的肌肉运动，但Sharma的团队目前主要关注脚踝，因为它比腿部其他部位“复杂得多”。夏尔马说:“与膝关节向一个方向运动不同，脚踝可以向多个方向弯曲，不同的肌肉激活该关节。”“对于肌电图，这是非常具有挑战性的

传感技术

这款外骨骼的原型正在皮特的神经肌肉控制和机器人实验室(也被称为夏尔马实验室)研发，并与电源相连。最终的产品将能够使用便携式电池。此外，该团队正在研究将这些外骨骼与轮椅和其他移动技术整合在一起的设计。

夏尔马说，研究小组下一步将研究外骨骼是否会影响腿部的神经行为和肌肉质量。该团队还计划对重达17公斤(37.5磅)的原型进行瘦身，使外骨骼更方便使用。“我们在设计中添加了膝盖马达，使它更重。但在不久的将来，我们将用铝和碳纤维部件替换很多部件，所以我们的目标是通过升级将汽车的重量控制在12公斤(约26.5磅)以下。”夏尔马说:“外骨骼很重，所以我们的建议是，由于人们将使用肌肉，所以不需要这些巨大的外骨骼。”“如果你同时使用自己的肌肉和这些外骨骼，你也可以节省力量，行走更长的时间。”