由哈佛大学研究人员设计的首件柔性可穿戴机器人背心,可能帮助中风幸存者和渐冻症(ALS)患者恢复关键上肢运动功能。该设备通过腋下可充气气球的膨胀与收缩模拟人体上臂动作,结合机器学习算法和物理模型解读患者的运动意图并提供个性化辅助。
在测试中,该设备对肩部运动意图的识别准确率达到94.2%。当装置启动后,相比早期版本,患者放下手臂所需施加的力量减少了31.9%,显著降低了体力消耗。研究对象包括5名中风患者和4名ALS患者,所有参与者均报告肩部抬升和腕部伸展能力提升,执行抓取或持握物体任务时疲劳感明显减轻。
这款基于织物的设备形似长袖背心,内置多传感器网络与机器学习模型。传感器捕捉穿戴者的细微动作后,算法会判断动作是否具有明确意图,并据此控制气球充气或放气以辅助肢体运动。哈佛大学Tommaso Proietti教授表示:“本质上这是一种带有气动执行器的智能衬衫,通过加压气球帮助穿戴者对抗重力完成上肢动作。”
最新版本在原有模型基础上新增物理计算模块,通过计算固定肢体所需的最小压力,使辅助动作更趋自然。测试显示,设备显著提升肩、腕、肘关节活动范围,减少因代偿性动作导致的身体扭曲。ALS患者Kate Nycz表示,研发团队积极采纳用户反馈,让使用者感受到深度参与感而非单纯试验品。
这种柔性可穿戴设备相较于传统金属外骨骼结构更轻便经济,为全球数百万需要中度肢体辅助的人群提供了可行方案。目前相关研究成果已发表于《自然通讯》期刊。
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