卡耐基梅隆大学研制机械腿 可模仿人走路不摔倒

假肢可以帮助失去双腿的人重新站起来，但他们不能保持平衡，容易绊倒。卡内基梅隆大学正在开发一种机械腿，模仿人类控制腿的方式来保持人体平衡。

机器人学助理教授Hartmut Geyer说，他们通过研究人类反射行为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。结果表明，该策略能使人们在不平坦的地面上平稳行走，即使他们倾斜或遇到推力，也能很快恢复平衡。

这个为期三年的项目是美国国家科学基金会资助的90万美元国家机器人项目的一部分。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。

盖尔说，电子假肢可以帮助弥补腿部肌肉的损失，但是如果截肢者害怕摔倒，他们就不会使用它。今天的假肢试图模仿自然的腿部运动，即使它们不能像健康人的腿那样对跌倒或被推的动作做出反应。这就是我们做这项工作的原因。如果我们能理解人类如何控制他们的四肢，我们就能利用这个原理来控制机器人的四肢。

这个原理不仅适用于机械腿，也适用于步行机器人。在最近于德国汉堡举行的IEEE智能机器人和系统国际会议上，Geyer展示了一个使用这一原理的步行机器人。

格耶尔研究机械腿的行走控制已经有十年了。在他看来，伸肌是伸直腿部关节的关键。他说，肌肉的反应是来自地面的干扰，必要时，腿会减慢运动速度或伸展得更远。

Geyer和他的团队使用计算机模拟的电缆驱动来制造一条只有人类腿一半大的机器人腿，并对肌肉模型进行评估。研究人员发现，正常的行走模式可以通过神经肌肉控制来复制。当向前或向后摆动时，机械腿可以快速响应干扰。然而，盖尔说，目前机械腿在中间摆动时不能对干扰做出反应。

在美国，每百万人中就有一个以上的人被截肢。格耶尔说，到2050年，这个数字将翻两番，但是根据人口报告，大约一半的人害怕摔倒，这阻止了他们在不稳定的地面上行走。Geyer说，机器人技术是一个新兴领域，它提供了一个通过新的设计和控制策略来解决现有假肢问题的机会。(金黄色)