有关意大利柔性机器人实验室的相关介绍

目前，Anna团队研发的重点是能适应不同运动平面的柔性机器假肢脚（以下简称假肢脚）。人的脚是一个复杂的系统，骨骼、肌肉、韧带和肌腱使足部结构能适应不同的地形、完成不同的动作。足部也承担着身体的重量负荷、吸收了运动中的冲击力、并维持着日常活动中的身体稳定性。足部假肢的设计，在支撑身体运动负荷之余，还应提供足够的灵活性和弹性，以适应不同的地形和运动任务，这样才能提高佩戴者的生活质量。但大多数的商业足部假肢采用了僵硬而平坦的足底设计，限制了患者对地面的适应和调整、影响了患者保持身体稳定性，一旦遇到不平坦的地形或障碍物，可能会带来致命的跌倒。虽然一些假肢制造商，优化了脚趾和踝关节致动功能的设计，但他们仍然保留着平坦、坚硬的鞋底平面，这与脚的正常生理结构和功能相比（能对不同地形和障碍物做出相应的适应性精细调整）仍有不足之处



Anna团队研发的假肢脚，采用了拟人化和自适应性的设计灵感，由纵向足弓组件（前、后两个刚性结构，在踝关节相互连接）、脚跟组件以及前足组件（具有弹性和柔性特征的五个结构）组成。这种特殊的设计使足部假肢可以根据作用在脚上的载荷和地面轮廓来改变它的形状和刚度，从而使患者在不平坦地面上的稳定性得到整体改善。目前，初代版本的假肢脚已经在HRP-4人形机器人上进行了测试，结果显示：与刚性假肢脚相比，柔性机器假肢脚的跨越障碍物行走的能力有所提高。

为了更加客观的评价假肢脚的功能，优化假肢脚的设计，Anna团队在实验室搭建了一套Vicon三维动捕系统（12 个Vero红外光学镜头+2个Vue视频镜头+2块AMTI测力台）用于初代版本假肢脚的
步态分析测试。他们招募了一名身体健全的受试者和一名下肢截肢的假肢使用者，让他们完成一些日常生活中的测试动作（佩戴不同的商业假肢脚和我们的柔性机器假肢脚在不平坦、有障碍物的地面上行走），然后对比受试者佩戴不同假肢脚的步态特征和运动生物力学表现，这些测试结果将会有效地推动柔性机器假体脚的功能优化。



Anna说：“Vicon系统非常适合我们的研究任务，它给我们带来了很大的帮助！我们可以通过Vicon数据同步盒（lock lab）将标记点的3D轨迹与其它数据信号（测力台、第三方传感器）同步采集分析、还可以在Vicon Nexos软件中使用MATLAB后处理，并在Nexos软件内实现标记点和视频画面的叠加显示。众所周知：三维动捉系统是步态分析的黄金标准。因此，我们选择使用Vicon系统进行柔性机器假肢和商业假肢的对比评估，量化假肢佩戴者的运动表现，这些有助于我们在必要时进一步优化设计。”



未来，Anna团队会招募更多的下肢截肢受试者，进一步评估柔性机器假肢脚的性能。她们有信心研发出直接接受中枢神经系统运动指令的假肢（假肢能接收和传递身体的感觉反馈、建立假肢和中枢神经系统之间的双向信息流动），让使用者完全控制自己的假肢。