A Biomimetic, Self Tuning, Fully Adaptable Smart Lower Limb Prosthetics with Energy Recovery

具有能量回收功能的仿生、自调节、完全适应性智能下肢假肢

基本信息

  • 批准号:
    EP/K020463/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 78.83万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Research Grant
  • 财政年份:
    2013
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2013 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Every year, thousands of people lose a lower limb as a result of a range of factors such as circulatory problems, complications of diabetes or trauma. Current lower limb prostheses can be divided into three groups: i) Purely passive mechanical and requiring a significant voluntary control effort; ii) Actively controlled in which the limb performance is measured and parameters altered to improve performance; iii) Actively driven, or powered prostheses using actuators to directly input mechanical work into the limb. The latter devices do not take into consideration the dynamic interaction between the body elements and prostheses. As a result, they require large amounts of energy and have low efficiency. Therefore they are not in harmony and synergy with the human body. Hence, there is a need for a new generation of lower limb prostheses which can mimic the human muscle by combining active and passive modes. The new generation of prostheses should have a plug and play characteristic and the limb would self tune to the current walking situation (level, slopes and stairs) to optimise the system performance to the user. During the walking cycle, the artificial limb will switch between delivering energy to the walking motion to harvesting energy during the swing phase; prolonging battery power and reducing the burden on the batteries. The aim of this project is to design and develop a new smart lower limb prosthesis through a research programme structured around the following activities. 1) Use of body hub sensors to measure gait dynamics in real time;2) Use of prosthesis integrated sensors interfaced with the human limb to measure reaction loads during prosthesis use; 3) Estimation of user intent and evaluation of the potential for haptic or other forms of feedback from the prosthesis to enhance its usability; 4) Optimisation of energy use through dynamic coupling and energy generation; and 5) Improvements in limb comfort associated with extended periods of wear.The outcome of the research will be a step change towards the use of technology in relation to the human body and mobility considering human-machine dynamic interaction. The research outcomes will address a number of healthcare challenges associated with the restoration of mobility in amputees, and paves the way for a new direction in the design and development of devices to support mobility in an aging population and applications such as the rehabilitation of stroke patients. The world's third largest manufacture of prosthetics is in the UK and this research will boost the advancement of the UK position worldwide by providing enhanced opportunities for commercialisation.
每年都有成千上万的人由于循环系统问题、糖尿病并发症或创伤等一系列因素而失去下肢。目前的下肢假肢可以分为三组:i)被动机械假肢,需要显著的自主控制努力; ii)主动控制假肢,其中测量假肢性能并改变参数以提高性能; iii)主动驱动或动力假肢,使用致动器将机械功直接输入到假肢中。后一种装置没有考虑身体元件和假体之间的动态相互作用。因此,它们需要大量的能量并且效率低。因此,它们与人体不协调和协同。因此,需要新一代的下肢假肢,其可以通过结合主动和被动模式来模仿人类肌肉。新一代假肢应具有即插即用特性,肢体将根据当前行走情况(水平、坡度和楼梯)进行自我调整,以优化用户的系统性能。在行走周期期间,假肢将在将能量输送到行走运动与在摆动阶段期间收集能量之间切换;延长电池功率并减少电池的负担。该项目的目的是通过围绕以下活动的研究计划设计和开发一种新的智能下肢假肢。1)使用身体中枢传感器来测量真实的时间的步态动力学;2)使用与人体肢体连接的假体集成传感器来测量假体使用期间的反应负载; 3)估计用户意图并评估来自假体的触觉或其他形式的反馈的潜力以增强其可用性; 4)通过动态耦合和能量生成来优化能量使用;以及5)与长时间穿戴相关的肢体舒适度的改善。研究的结果将是考虑人机动态交互的与人体和移动性相关的技术使用的一个步骤变化。研究成果将解决与截肢者恢复活动能力相关的许多医疗挑战,并为设计和开发支持老龄化人口活动能力的设备和中风患者康复等应用的新方向铺平道路。世界上第三大假肢制造商在英国,这项研究将通过提供更多的商业化机会来促进英国在全球的地位。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Impact of a viscoelastic parameters of a prosthetic ankle on the knee power over level ground walking
假肢踝关节粘弹性参数对平地行走膝关节力量的影响
  • DOI:
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    A. Abouhossein
  • 通讯作者:
    A. Abouhossein
Gait abnormalities of above knee amputees, is it a design deficiency or compensatory strategy?
膝上截肢者步态异常,是设计缺陷还是补偿策略?
  • DOI:
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Abouhossein A
  • 通讯作者:
    Abouhossein A
Towards Autonomous Robotic Systems - 16th Annual Conference, TAROS 2015, Liverpool, UK, September 8-10, 2015, Proceedings
迈向自主机器人系统 - 第 16 届年会,TAROS 2015,英国利物浦,2015 年 9 月 8-10 日,会议记录
  • DOI:
    10.1007/978-3-319-22416-9_4
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Antuña L
  • 通讯作者:
    Antuña L
Controller design for a Semi-Active Transfemoral Prosthetic Knee based on Angular Velocity Monitoring
基于角速度监测的半主动股骨假肢膝关节控制器设计
  • DOI:
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    A. Abouhossin
  • 通讯作者:
    A. Abouhossin
Estimation of actuation system parameters for lower limb prostheses
下肢假肢驱动系统参数的估计
  • DOI:
    10.1109/mecatronics.2016.7547168
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Awad M
  • 通讯作者:
    Awad M
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