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[转载]医用外骨骼: liyadong 2013-5-1 20:11; 外骨骼的应用并不仅限于军事领域，在医疗领域同样能够发挥重要作用。照片展示的医用外骨骼由Ekso Bionics公司研制，允许瘫痪者重获行走能力。与军用外骨骼一样，医用外骨骼同样能够提高穿戴者的力量。除此之外，它们还能帮助穿戴者的肌肉进行再学习，在使用过程中提高肌肉的力量。; 个人分类: 行业信息|4544 次阅读|0 个评论

动力外骨骼：超越肉体极限: 热度 1 wangxiaog04 2012-9-12 14:19; 动力外骨骼：超越肉体极限超越肉体极限，并非全无可能。怎么办？让机械延伸人的肉体。可不是麦克卢汉说的“延伸”哦，而是肉体与机械的直接融合！ 2012 年 7 月 10 日，全国首届力量增强型动力外骨骼助力技术学术研讨会在电子科技大学隆重召开。（参见 http://www.news.uestc.edu.cn/NewsRead.aspx?newsID=54538 ）。 “力量增强型动力外骨骼”是什么东西？第一次听这个名字，不免一头雾水。加之这个会议还是在新成立的航空航天学院召开，更让人疑惑，这个技术，跟航空航天又有毛关系？！上网一查才知道，所谓的外骨骼就是一种可穿戴的、人工智能的仿生设备，其特点就是穿在或套在人类躯体之外，自有动力驱动各个关节，根据人体肢体活动通过感应、伺服、驱动装置使相应部位的机械产生相同动作的设备。目的是在速度、力量、耐力等方面用机械动力提升人类运动能力。最初主要为军事用途而研发，它可以在战场上增强士兵们的力量和忍耐力。在医学上，医生们正在研究外骨骼的另一种用途，即帮助那些身体上的伤残人士。在健康领域，外骨骼的应用不仅仅是向截瘫患者提供机械腿，它还可以教他们如何学习再次行走。目前，康复中心通常利用更大型、更昂贵的固定设备帮助患者暂时实现行走。有了这个，下肢瘫痪的病人就可以“站”起来了：据《美研制出电池动力外骨骼仿生系统》的报道，美国伯克利一家仿生技术公司近日研制出一种由电池提供动力的外骨骼系统，这种外骨骼系统可以帮助截瘫患者摆脱轮椅，自由行走。我们能够从视频中看到，这种设备已经设计得很简洁明快，而且，“电池”动力，意味着它的能耗已经降得很低，而这也意味着，它的使用将更方便、门槛更低。以后，如果技术进一步发展，生产成本和使用成本进一步降低，那么，这种设备有望实现“家用化”、“傻瓜化”。这当然是喜讯，不过，试想一下，这种技术，不是帮助病人，而是用来装备一支军队，那将意味着什么？在冷兵器时代，我们常设想，能够有一支不知疲惫、不怕死的“无敌敢死队”。今天，这种“敢死队”终于被技术召唤出来了。据说，美国已经把这种技术装备到了步兵身上。有着一套技术，步兵就可以携带更多的弹药、武器，消耗更少的体能，更高效地完成作战任务：喽，这就是《黑客帝国3》中的APU。在《阿凡达》中，这种“外骨骼”得到了更形象、有力的展现。钻进机器的“身体”里，手上带上“传感器”手套，就可以控制整个机器外骨骼了。阿发达中的外骨骼。那么，这种技术到底意味着什么呢？现在还是无法回答的。或许，尴尬的结果之一，就是一些人穿着这种外骨骼，把另一些的腿打断。然后等战争结束以后，被打断腿的人，又穿上这种衣服，站起来。如果仅是医学用途，那么，这无异于福音；然而，一旦用于战争，那就是噩耗了。; 11167 次阅读|2 个评论

年度技术——行走的自由: songshuhui 2011-1-14 19:22; 猛犸发表于 2011-01-14 08:14 十八年前的一次滑雪事故，让阿曼达博科思特尔的生活只能在轮椅上继续。我活在梦想中。她说，我梦想着有一天可以再去登山，可以在家乡的海滩边漫步。但是这却很难做到，因为行走并不是一件容易的事情。人的行走是可控的跌倒将重心向前倾，在还没有摔倒之前迈出一条腿来保持平衡，然后重复这个过程。几岁的孩子就可以不经思考地走路，但是只有相当复杂和精密的机器人才能够像人一般行走。那些因为各种原因而失去了行走能力的人，则只能依赖几个轮子和斜坡来移动，不能爬山，不能走在柔软的草地和沙滩上；对他们来说，任何一级台阶，都像是喜马拉雅山般不可逾越。但是现在，这种状况已经开始改变了。虽然我们还不能期盼几年内就能看到那种在电影《特种部队》中帮助战士们奔跑如飞的铠甲，但是下肢瘫痪的人们的确将会很快重新获得行走的能力。就在最近，加利福尼亚北部的伯克利仿生公司开发出了新型设备，它能够帮助人们从轮椅上站起来，并且以每小时三公里的速度步行这种速度，已经和普通人的步行速度差不多了。不过，它看起来不像《特种部队》或者《钢铁侠》中的战衣那么酷，而只是一些背包、束带和金属杆。这是一种动力外骨骼系统，名叫eLEGS。外骨骼这个词，是从生物学中借用来的，本意是指昆虫之类的小动物们体外的那层坚硬的几丁质外壳。从很久以前，人们就开始尝试在身上附加额外的设备以获得额外的防御力，我们也在各种各样的科幻小说、漫画和电影里看到过外骨骼设备。而动力外骨骼则是指那些能够让人们更有力的体外装置，就像是提供了额外的肌肉和骨骼那样。随着电子设备小型化和计算机技术的发展，如今的动力外骨骼系统已经发展到了较为成熟的程度，目前已经有了少量产品出现在市场上，例如用来帮助护士提供更好的护理服务，或者帮助搬运工们更省力地完成沉重的工作。虽然听起来有点像机器人，不过动力外骨骼系统和机器人之间还是有很大的差别。动力外骨骼只是一个收集、处理、反馈的体系，和键盘鼠标这样的设备更加相似。它做为辅助机械而存在，而非完成复杂的整套工作。通过角速度、压力以及各种各样的传感器，动力外骨骼系统能够以每秒钟数千次的频率收集肢体的微小移动，通过计算机判断出人们的动作意图，然后控制电动马达的输出以帮助人们贯彻这些意图。简单来看，使用动力外骨骼系统的方式和我们用键盘控制计算机的过程几乎可以划个等号，只不过前者要复杂得多、灵活得多、需要处理的数据量也大得多。 chariot 在伯克利仿生公司之前，人们就开发过帮助截肢者重新行走的设备，名叫Chariot。它像是一个带座舱的轮椅，或者是只能容纳一个人的两轮汽车，人们可以通过改变身体的重心来控制行走和转弯，达到和自行车差不多的速度。实际上，也许说它更像是Segway两轮车和动力外骨骼的结合体更恰当，而他的缺点也和Segway一样：对楼梯完全无计可施。而伯克利仿生公司的eLEGS则不同它模仿的是人们自然的行走动作。 eLEGS，是外骨骼下肢步态系统的缩写。这是一种看起来像是腿部矫正器的金属架，就像《阿甘正传》里的少年阿甘用的那种。和矫正器不同的是，eLEGS能够完全接管瘫痪者自身的关节功能：它的髋部、膝部、脚踝和脚掌部位都有关节，而特殊的关节弯曲系统，让走路时髋关节的扭转、膝关节的弯曲，以及脚踝关节的角度改变等等，都可以完美重现。这并不是突如其来的发明。设计这一系统的公司，并不是这个行业的新手。伯克利仿生公司创立于2005年，主要人员来自加州大学伯克利分校的机器人和人机工程实验室，他们是最早投入使用的动力外骨骼系统的设计者：2003年，这个实验室为军方提供了军用动力外骨骼的原型，这一原型后来发展成了著名的 HULC，洛克希德马丁公司正在测试生产的军用产品。HULC用于战场，能够让士兵们在负重九十公斤的情况下，以每小时十六公里的速度突击行进。和HULC不同的是，eLEGS更关注于下肢瘫痪者的复健和助力。研究者们以自然步态数据为基础，收集了包括人们行走时的肢体角度、膝盖弯曲程度、脚趾的弯曲等等数据，再把它重现在eLEGS上。这种方式让eLEGS能够更好地符合人们的习惯，对身体姿态的监控系统能够让它判断人们的行走意图，并且帮助人们迈出下一步。与此同时，脚跟和脚掌处的传感器将确保双脚不会同时离开地面，以免失去平衡。现在，eLEGS还在实验阶段，但是在性能上已经很出色。它只有四十五磅重，用电池供电，电量能用六个小时。我迫不及待地想与人分享使用eLEGS的感受，苏西金说，她是UCI医学中心整形手术部门的助理临床教授，同时也是个轮椅使用者：无论是在医院还是在家里，利用eLEGS来做复健都是种革命。这种革命性的产品大约在2011年下半年上市，而伯克利仿生公司将会尽力让其降到与高档轮椅相仿的价格。在那之前，它还需要经历更多的检验，直到确信它足够安全为止。相信那一天并不会太远，阿曼达的梦想也会很快实现现在，她正在参加eLEGS的测试工作。每走一步，我都会感到更加自信，更加自由。她说。; 个人分类: 医学|1096 次阅读|0 个评论

花1亿美元造个“钢铁侠: songshuhui 2010-5-21 23:48; 新京报新知周刊发表于 2010-05-21 14:44 文/金煜俄罗斯某物流公司利用废弃的汽车，在荒原上建立了一个人形战斗机器人，重做灯塔。和基因发生变异的绿巨人、飞起来像人体火炬的神奇四侠、打破地球引力法则的超人、会吐丝的蜘蛛侠、可任意制造强大磁场动力的X战警这些自身具有无边力量的超级英雄不同，钢铁侠和蝙蝠侠自身并不拥有超级力量，而让钢铁侠变得和人类不同的，是一件人见人眼红的超级拉风天下无敌神通广大的钢铁盔甲。穿上这件盔甲，托尼立刻变成一个战争机器，他也得以成为维护人类和平正义的大英雄。这件盔甲让超级英雄的概念离普通人更近了，那么，我们在现实中也能打造出一套超级盔甲吗？这其中的部分，有哪些已经成真了呢？ 1 头盔最接近实现的部件钢铁侠的头盔带有计算机网络，托尼透过盔甲看到的世界是一个经过电脑虚拟分析的作战世界。如果说，超级盔甲类似一个机器人的话，那头盔就是这个人工智能机器人的大脑控制台，人类的口头指令在这个控制台被转化为计算机编码，然后传达到机器人身体各个零件，指挥其作战。而在现实中，这个头盔是最有可能被实现的一个部件。美国明尼苏达大学生物医学工程系贺斌教授就制造出了一个和钢铁侠很类似的头盔。在接受本报记者邮件采访时他介绍说，这个头盔叫做思考帽，上面有很多感应器，可以感应到哪怕极弱的脑电波信号。大脑在进行思考的时候，神经会产生兴奋，继而产生电波信号，传递到头皮后就可以被思考帽感应到。然后，计算机算法会将这些信号解码，分类成各种想法信号。贺斌表示，这一研究领域在过去的10年中取得了很大的进步，通过更先进的神经成像技术和人机互动技术，现在的思考帽已经可以读出较为复杂的想法了。目前最大的挑战还在于计算机如何有效解码这些来自大脑表层的想法，如果说这个装置会在不远的将来投入应用，这并非不现实。他说。过去几年中，神经工程领域的全球研究有着爆炸性的发展，发展出的很多概念在十年前只存在于科幻作品中。所以今天我们在科幻作品中才能见到的人机合一的装置，很有可能在未来就会出现。事实上，美国国家科学院曾对神经科学的军事用途前景进行评估，结论是形势一片大好。在神经科学的帮助下，一个数字伙伴可能会跳出来帮助士兵识别环境危险。生物感应器还能够随时感知士兵的状态，及时向指挥反映。当然，贺斌对打造超级英雄的控制头盔并没有兴趣。他的装置一旦应用，将可以更好地帮助瘫痪病人交流，甚至可能帮助他们指挥义肢。这种工作的意义，绝不亚于制造一个超级英雄。 2 外骨骼让普通人变成大力神超级盔甲的作用是人拥有自身的力量，在现实世界中，还真有公司和科研机构在打造这样的盔甲装置。它们被叫做充电外骨骼系统，意思就是，在人体上再装上一副额外的骨骼肢体。这样的装置，可以令普通人的肌肉获得更大的力量。通用公司和美国军方在上世纪60年代就受科幻作品启发，研发这一新义肢了。但是制造出来的产品，全重达680千克，且全身的外骨骼在试验中彻底失控。因此，后续的研究主要集中在四肢上。2000年开始，美国国防部的DARPA项目也开始资助这样的装置，其目的就是为了让士兵可以背负几百磅不累，行走多日不疲，抬得动一般几个人才能扛的武器 2007年，来自钢铁侠托尼的母校麻省理工学院的研究人员开发出了腿部的外骨骼装备，可以令使用者所负36千克的重物减轻80%。与此同时，与加州大学伯克利分校合作的美国洛克希德马丁公司制造出的人类负重外骨骼系统（HULC）已经发展到第三代了。根据该公司的产品介绍，这一类似原理的系统可以令士兵身背90千克重物而无负重感。他们的竞争对手、与美国军方合作的雷神公司开发出的XOS外骨骼系统也有同样的功能，穿着这种外骨骼的人，在背负90千克重物时的感觉，仅相当于普通人背负5千克不到的重物。而日本本田技研工业公司开发出的动力服甚至还带一个座垫，而且已经进入了市场。不过，这些研究目前都还仅限于臂部或腿部的支撑装置，尚未出现全身系统的仿真外骨骼动力服。2007年，得克萨斯大学的纳米技术专家在五角大楼的资助下，开始开发带电流的合成肌肉纤维，希望能够增加士兵在运动中的力量/重量比，但现在尚未有更大的进展。 3 能量来源小型核电厂能量来源恐怕是最重要的问题。尽管有很多人在研究外骨骼系统，但是其中最关键的技术问题都还没有解决。比如，这样的装置会包括很多动力部件，需要很多电能驱动，如果用化学电池的话，会增加装置的体积和重量，而太阳能电池的转换率又太差。那么，借助钢铁侠的聪明才智，有可能在现实中解决问题吗？给钢铁侠盔甲提供能量的，是一个安装在他体内，以稀有金属钯为主要材料的小型弧反应堆。这是一个用稀有金属为原料的冷核聚变。看起来很奇怪，不过，20年前还真出现过类似的实验。1989年，美国犹他大学和英国南安普敦大学的两名科学家宣布，在低温设备中的核聚变反应产生出了能量。他们称，将重氢的原子核融合，制造出了带两个质子两个中子的氦原子，而可用于人类的额外能量甚至可以通过实验翻倍。在当时的技术条件下，只存在类似太阳和氢弹原理的热聚变，而且只在超短时间内出现了一丁点的能量。因此，这个看似廉价、高产的弗莱许曼庞斯实验一下子引起了整个科学界和媒体的轰动。然而，很快其他的研究证实这个实验存在很多问题，不仅没法复制，而且完全没有任何电子活动的迹象。今天，冷核聚变渐渐被冷落，大部分科学家都认为其不过是空谈。不过，也有少数一些机构如美国海军还在进行一些研究。或许有一天，人类真的可以解决能量问题。如果那时，钢铁盔甲的造价又不至于太贵，那么未来战场上或许真会出现超级战士，不光在战场上，或许残疾人、建筑工人、消防队员、矿工等职业也能受到保护。不过，还是要牢记所有科幻漫画作品都会提及的道理：一项技术如果落到了坏人的手上，其危害也是巨大的。【链接】花1亿美元，变身钢铁侠雷神公司推出的XOS外骨骼系统，造价约1000万美元。结合现在人类已有或即将开发的技术，如果要打造一个真实的钢铁侠的话，大概需要多少钱呢？ ●头盔：5400万美元去年，开发了具有头盔立体显示器（HMD）的美军F-35战斗机飞行员头盔的公司称，如果有5400万美元的研发基金，他们可以制造出钢铁侠中的头盔。 ●外骨骼动力服：1000万美元目前和托尼的盔甲最接近的恐怕是雷神公司的XOS外骨骼系统了，其造价是1000万美元。 ●可携带小型核发电装置：3600万美元目前波音公司下属的一家公司曾为开发火星探测器研发的放射性同位素热电发电机（MMRTG），虽然它的钚材料就重达10磅，和托尼心脏大小的精致装置比不上，但却是目前最接近其原理的装置了，造价估计约3600万美元。 ●飞行包：40万美元托尼穿的靴子带喷气背包装置，令其可以上天、飞行，尽管到目前为止，喷气背包没出现什么特别好的，但是也有一些偶尔的成功，有飞行员曾经只带一个喷气背包飞越英吉利海峡，也有一些公司会卖类似托尼盔甲上的喷气背包，你也可以将它们改装到靴子上。 ●可穿电脑：2万美元托尼的盔甲上带有电脑，他随时随地就可以用，幸运的是，计算机技术已经很发达了，很容易就可以把一个超棒也不贵的计算机融入到外骨骼装置中去，只不过如果他需要在飞行时上厕所，肢体各个部位都要有大量运动的话，可能需要好几台电脑，即使那样也不会特别贵。而且，通过遥感摄影等人机互动技术，随时将电脑屏幕投影到任何地方，通过触摸进行操作的方式也已经由MIT研发者开发出来了。因此，如果你想成为一个钢铁侠式的英雄，你可能需要准备总计1.04亿美元。当然，这只是简单估算而已。本文感谢：马克维斯（美国加州理工大学理论物理学家，《钢铁侠2》科学顾问）贺斌（明尼苏达大学神经工程中心主任、生物医学工程教授）; 个人分类: 科幻|1749 次阅读|0 个评论

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