在國外有一名叫Hugh Herr的名人,他從小是一個(gè)登山迷,從七歲就開始登山,大家都叫他攀巖天才,他的目標(biāo)是成為世界上最棒的登山運(yùn)動(dòng)員。不過,1982年發(fā)生在新罕布什爾州華盛頓山的那場暴風(fēng)雪,徹底改變了他的人生軌跡。在那場暴風(fēng)雪中,他和同伴迷了路,被迫在山中度過了3個(gè)溫度接近-30℃的黑夜。在被解救后,他的雙腿因?yàn)閲?yán)重凍傷,而不得不進(jìn)行了截肢手術(shù),截去了膝蓋以下的肢體。
在截肢之后,Hugh Herr并沒有頹廢,他在最基本的數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)課程修起,在MIT拿到了機(jī)械工程碩士和生物醫(yī)學(xué)博士學(xué)位,并在做生物醫(yī)學(xué)器械博士后的時(shí)候,開始研究仿真人腿的假肢機(jī)器人系統(tǒng),后來創(chuàng)立了iWalk和MIT Biomechatronics團(tuán)隊(duì)。其團(tuán)隊(duì)研發(fā)假肢與外骨骼和仿生科技,成功打造了一個(gè)踝足假肢機(jī)器人系統(tǒng)。讓殘缺的人完整,讓不幸的人幸福,這就是Hugh Herr的夢想,他堅(jiān)信自己的夢想可以實(shí)現(xiàn),并一直在努力著。
他的團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目旨在加快仿生科技的發(fā)展,其發(fā)現(xiàn)了仿生動(dòng)作原理,開發(fā)了性能與肌肉類似的制動(dòng)器技術(shù),打造了包括假肢和外骨骼在內(nèi)的多個(gè)產(chǎn)品。其團(tuán)隊(duì)研究成果非常豐碩,從生物力學(xué)科學(xué)到生物動(dòng)作,再到生物醫(yī)學(xué)設(shè)備設(shè)計(jì)一網(wǎng)打盡,目標(biāo)是為造福不幸致殘的人類。
迄今為止,Hugh Herr已經(jīng)為世界做出了極大貢獻(xiàn)。現(xiàn)在,其開發(fā)的Transfemoral Quasipassive Knee Prosthesis(股部準(zhǔn)被動(dòng)式膝蓋假肢)已經(jīng)成功被?ssur Inc公司投入商用。2006年,他創(chuàng)建了 iWalk公司,讓 Powered Ankle-Foot Prosthesis(驅(qū)動(dòng)腳踝-腳假肢)和其他的仿生腿設(shè)備投入商用。Herr教授影響了許多學(xué)術(shù)社團(tuán),他受邀參加許多國際會(huì)議和學(xué)術(shù)講座,包括第四屆國際生物力學(xué)大會(huì)、國際先進(jìn)假肢大會(huì)、世界經(jīng)濟(jì)論壇以及TED演講等等。同時(shí),他還是《神經(jīng)工程與康復(fù)日報(bào)》、《國際機(jī)器人研究雜志》、IEEE Transactions生物醫(yī)學(xué)工程部的聯(lián)合編輯。2007年,Hugh Herr被獲得第13屆 Heinz獎(jiǎng)。
其公司的仿生腿仿生腿,每一只上都有3個(gè)微處理器和12個(gè)傳感器。微處理器就像大腦一樣,它們能夠控制肌肉一樣的制動(dòng)器,讓制動(dòng)器能夠移動(dòng)、加硬、驅(qū)動(dòng)假肢患者的“人造腳踝”。而傳感器能夠測試位置、速度、加速、壓力和溫度,同時(shí)也能結(jié)合位置和速度。
世界上很多的假肢的腳部或腳踝部都是人類驅(qū)動(dòng),這就意味著它們是靠著佩戴它們的人們來傳遞力量,因此穿戴者走起路來很費(fèi)勁。而其研發(fā)的仿生腿假肢是仿生的,在人們走路之時(shí),它可以向人們的步伐傳遞能量,這就像是他們被截掉的那部分肌肉向步伐傳遞能量一樣。
為了讓患者更好舒適地使用假肢,其團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了很多研究,最后做出了一個(gè)杯狀的設(shè)備作為膝蓋,它能夠支撐患者的體重,這種形狀可以在最大程度上給假肢患者舒服,想要腿部假肢契合身體。
其團(tuán)隊(duì)利用包含嵌入式處理器、傳感器、無線網(wǎng)絡(luò)、模擬器件以及控制軟件在內(nèi)的嵌入式系統(tǒng),把機(jī)械工程與生物力學(xué)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制學(xué)相融合。在嵌入式系統(tǒng)中,處理器就像人的大腦,傳感器像人的眼睛和耳朵,模擬器件就相當(dāng)于人體的肌肉,軟件算法則讓所有器官發(fā)揮功效。與PC不同,嵌入式系統(tǒng)一般體積微小、功耗很低、軟硬件一體化,可以嵌入到幾乎現(xiàn)實(shí)世界的所有物體中,實(shí)現(xiàn)人們讓它完成的智能功能。
其團(tuán)隊(duì)對傳感器的設(shè)計(jì)要求非常嚴(yán)格。在人們行走在非常之深的水中時(shí),傳感器也不能受到損害。測試了不同的放置部位、速度和加速器,并得出了很多數(shù)據(jù)。
Hugh Herr邀請了一位芭蕾舞演員,她在波士頓恐怖爆炸案中不幸失去了一條腿。
看到這里,相信很多假肢患者一定很希望這種仿生腿能很快的普及。但是仿生假肢因?yàn)榧夹g(shù)、研發(fā)成本非常高,所以大家還要再等一段時(shí)間才可以見到。希望Hugh Herr和其團(tuán)隊(duì)能夠加快研發(fā)速度,打造出便宜和可復(fù)制的假肢,讓每個(gè)截肢的患者都能用得上美妙的仿生假肢,讓他們的生活更美好、擁有更璀璨的未來。