人工器官之人工智能假肢 課件

樂子吳吞制作人工器官之人工智能假肢樂子吳吞人工器官之人工智能假肢1我們的生活中常常會遇到那些因為肢體殘疾或者年邁而嚴(yán)重影響平時生活例子我們的生活中常常會遇到那些因為肢體殘疾或者年邁而嚴(yán)重影響平時2目前，全球有6.5億殘疾人，約占總?cè)丝诘?0%；根據(jù)中國第二次全國殘疾人抽樣調(diào)查數(shù)據(jù)，中國有8300萬殘疾人，約占總?cè)丝诘?.34%，其中，肢體殘疾人有2412萬，約占?xì)埣踩丝倲?shù)的29%。目前，全球有6.5億殘疾人，約占總?cè)丝诘?0%；3視力殘疾聽力殘疾多重殘疾言語殘疾肢體殘疾智力殘疾精神殘疾視力殘疾聽力殘疾多重殘疾言語殘疾肢體殘疾智力殘疾精神殘疾4特殊的殘疾群體——殘疾軍人特殊的殘疾群體5兩位殘疾老兵，在戰(zhàn)場上為國家流血，生活中的苦痛也許只有他們自己知道兩位殘疾老兵，在戰(zhàn)場上為國家流血，生活中的苦痛也許只有他們自6屆時中國年齡超過60歲的人口將達到4.4億。同時，50%的人在年齡超過80歲后，行動都會受到限制，這意味著運動的依賴性將大大增加。目前2050年屆時中國年齡超過60歲的人口將達到4.4億。同時，50%的人7我們需要關(guān)注數(shù)量龐大的殘疾人群體

和因為年邁而無法享受到運動快樂的老年人人工智能假肢 ——他們的希望我們需要關(guān)注數(shù)量龐大的殘疾人群體

和因為年邁而無法享受到運動8智能假肢是20世紀(jì)后十年發(fā)展起來的具有高性能的新一代假肢。與普通假肢相比，其主要功能特點是能根據(jù)外界條件變化和工作要求，自動調(diào)整假肢系統(tǒng)的參數(shù)，使其工作可靠，運動自如，具有更好的仿生性。智能假肢概述智能假肢是20世紀(jì)后十年發(fā)展起來的具有高性能的新一代假肢。與9人類一直以來都有一個夢想即使人的軀體變強?。。⊥緩接腥眢w變超人外骨骼機器人人體裝上機械肢體人類一直以來都有一個夢想途徑有三身體變超人外骨骼機器人人體裝10人工器官之人工智能假肢ppt課件11人工器官之人工智能假肢ppt課件12人工器官之人工智能假肢ppt課件13回到智能假肢智能假肢的組成，除了假肢本體以外。還應(yīng)有以下組成部分：(1)敏感元件：即各種傳感器。它們的作用是將外界條件變化轉(zhuǎn)換成可提取的信號，一般為模擬電信號。(2)信息處理單元:通常是微型計算機，其作用是讀取敏感元件發(fā)出的信號進行識別和決策，并發(fā)出控制指令給可控制元件。

(3)可控制元件：一般安裝在假肢本體內(nèi)部，用于調(diào)整價值運動的參數(shù)，力參數(shù)，結(jié)構(gòu)參數(shù)等。使假肢按要求工作?；氐街悄芗僦悄芗僦慕M成，除了假肢本體以外。還應(yīng)有以下組成14以智能膝關(guān)節(jié)為例膝關(guān)節(jié)是膝上假肢系統(tǒng)的核心部件，是保證截肢者能站立和行走的關(guān)鍵所在。隨著對假肢性能要求的不斷提高，下肢假肢不僅要滿足能夠站立和行走者兩個基本功能，還要求步態(tài)自然，與健側(cè)對稱性好：能適應(yīng)步行狀態(tài)的變化，例如步行速度變化，路況(坡道，樓梯)的變化等；此外還要在使用者可能被障礙物絆倒的緊急情況下的保證安全等。這些功能是普通假肢無法實現(xiàn)的。解決這些問題的途徑是就使膝關(guān)節(jié)“智能化”。以智能膝關(guān)節(jié)為例膝關(guān)節(jié)是膝上假肢系統(tǒng)的核心部件，是保證截肢者15膝關(guān)節(jié)的力矩在一個步態(tài)周期內(nèi)是變化的，擺動期的初期需要助伸力矩，擺動期的后期則需要大的阻尼力矩。不僅如此，膝關(guān)節(jié)力矩還與步行的速度，路面狀態(tài)有關(guān)。例如，步行速度快時，助伸力矩要大，以便小腿能跟上步行速度。否則小腿擺不出去，就不能快速行走。為了減少沖擊力，快速行走時，阻尼力矩也應(yīng)相應(yīng)加大。正常人在不同步行速度和路面上行走時膝關(guān)節(jié)角度變化曲線見圖l，相應(yīng)的力矩變化曲線見圖2。膝關(guān)節(jié)的力矩在一個步態(tài)周期內(nèi)是變化的，擺動期的初期需要助伸力16人工器官之人工智能假肢ppt課件17力矩可控裝置

力矩可控裝置的類型有變機械摩擦式，液壓式，氣動式，磁粉離合器式，電流變液阻尼式等。

變摩擦式阻尼與摩擦離合器原理相似，它通過一定的機械裝置改變離合器兩邊相接觸面的正壓力，來控制摩擦力矩的大小。磁粉離合器可通過改變加在磁場上的電壓來改變傳遞的力矩。電流變液是一種新型智能材料，這種流體的黏度可隨施加在其上的電壓而變化，而且響應(yīng)速度很快，可控性好。因此可作為力矩可控的材料。

液壓或氣壓式阻尼器是通過改變進氣(油)或排氣(油)門的開度來控制輸出力矩的。因此除了氣缸，油缸外，還要有驅(qū)動系統(tǒng)。目前已有的智能假肢多采 用這種裝置。力矩可控裝置18力矩控制方法早期的電控假肢是人工智能假肢的前身，其控制系統(tǒng)是由分立元件和邏輯門電路組成的簡單開關(guān)邏輯控制。實現(xiàn)的功能是對關(guān)節(jié)的鎖緊和解鎖。開關(guān)控制信號源一般取自足底壓力信號或膝關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角信號、踝關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角信號等。隨著微處理器性能提高，特別是單片機的出現(xiàn)，為假肢控制提供了更為靈活有效的手段，電控假肢也由開關(guān)控制時代進入微機控制時代。力矩控制方法19世界上首例應(yīng)用“人工智能”科學(xué)的仿生智能假肢

2006年5月在德國萊比錫國際展覽會上的亮相的新版C-Leg?智能仿生腿采用了人工智能科學(xué)的原理，應(yīng)用整合計算機科學(xué)，仿生學(xué)，力學(xué)，機械學(xué)等一系列相關(guān)學(xué)科的內(nèi)容，不僅可以實現(xiàn)普通假肢代償下肢站立行走的功能，保證行走的穩(wěn)定性、安全性和動態(tài)性能，而且，由于“人工智能”科學(xué)原理的應(yīng)用，它突破了機械產(chǎn)品的局限性，具有“思考”和反饋的功能，可以更好地配合人體的功能需求，就象截肢者原有的肢體從新生長出來一樣。世界上首例應(yīng)用“人工智能”科學(xué)的仿生智能假肢2006年5月20卓越的功能使C-Leg?智能仿生腿誕生至今已經(jīng)獲得了諸多重要的國際獎項，如“奧地利國家創(chuàng)新獎”（AustrianStateAward），“德國設(shè)計俱樂部”(DeutscherDesignerClub)銀獎，以及2006年在日本獲得的“卓越設(shè)計獎”(GoodDesignAward)等，這些獎項表明，C-Leg?智能仿生腿是高科技、革新功能和完美設(shè)計的結(jié)合。卓越的功能使C-Leg?智能仿生腿誕生至今已經(jīng)獲得了諸多重21整個這套體系的功能不管快行還是慢走、不論是活動還是靜止都在進行。C-Leg?智能仿生腿監(jiān)測行走的每一步，會綜合考慮所有測量數(shù)據(jù)的方方面面以適應(yīng)任何一種情況，然后連續(xù)不斷地回應(yīng)使用者的需求。這就意味著不論是走樓梯、上下斜坡，還是應(yīng)對不同的路況，使用者不用再集中精力控制假肢，而能節(jié)省體力和精力做自己想做的事。整個這套體系的功能不管快行還是慢走、不論是活動還是靜止都在進22人工智能假肢創(chuàng)造奇跡，更接近真正的肢體伊拉克和阿富汗戰(zhàn)爭推動了假肢技術(shù)的發(fā)展，使得曾經(jīng)只在科幻小說中出現(xiàn)的情節(jié)得以實現(xiàn)。隨著計算機、微處理器、小型液壓推動系統(tǒng)的發(fā)展，結(jié)合新型材料的發(fā)明，如碳纖維。使得新型智能假肢在功能更強大、更全面的同時，也更結(jié)實輕便。人工智能假肢創(chuàng)造奇跡，更接近真正的肢體伊拉克和阿富汗戰(zhàn)爭推動23奧巴馬先生：我要退役，我要回國，我怕失去我的手臂和腿腳駐伊士兵士兵先生：不用擔(dān)心！我們已經(jīng)造出來先進的人工智能假肢了，比你原裝的好用多了 奧巴馬奧巴馬先生：士兵先生：24人工器官之人工智能假肢ppt課件25人的手是一個奇跡，它的功能和靈巧幾乎是不可能復(fù)制的，但全球的生物技術(shù)公司正在開發(fā)新一代手指可以靈活動作的假手，使假手可以做更精細(xì)靈巧的工作。例如一種輕型人工智能假手Fluidhand。它的每個關(guān)節(jié)都由微型液壓推動系統(tǒng)提供動力，通過在截肢者肢體殘端肌肉中植入傳感器，控制每個手指的移動和控制。獨立的推動系統(tǒng)使得手指表現(xiàn)得更加自然，并使其比一般假肢更具靈活性。通過位于手指和手掌的傳感器，截肢殘端神經(jīng)肌肉可以感覺到物體，并根據(jù)實際情況來控制握力大小。人的手是一個奇跡，它的功能和靈巧幾乎是不可能復(fù)制的，但全球的26人工器官之人工智能假肢ppt課件27新假肢的功能遠遠超過了早期版本。它使用的技術(shù)稱為腦-機接口，來自大腦的信號通過傳感器傳輸?shù)郊僦Ａ硪豁椉夹g(shù)突破來自芝加哥康復(fù)研究所，神經(jīng)外科手術(shù)移植技術(shù)。它能夠?qū)⒁幻刂∪丝刂剖直酆褪值纳窠?jīng)從肩部移植到上胸部。這些改道的神經(jīng)通過胸部完好的肌肉，發(fā)送信號給傳感器，以更好地控制和使用的人工智能假手。沒有任何器械和能夠像我們的手一樣靈活，但這些新興技術(shù)能夠最大限度的改變肢殘人士的生活。并給那些在戰(zhàn)爭中失去四肢的士兵更多的希望。新假肢的功能遠遠超過了早期版本。它使用的技術(shù)稱為腦-機28第一個能帶來觸感的假肢

來自瑞典和意大利的科學(xué)院聯(lián)合發(fā)明了一種新型的人工智能假肢，一種與神經(jīng)相連接通過感受到觸感的假肢。據(jù)說這也是世界上第一種能夠給予佩帶著觸感的假肢。這種假肢名叫Smarthand，它里面安裝有40個與神經(jīng)相連接的傳感器，當(dāng)Smarthand被擠壓or觸碰之后，傳感器就會將這些信息通過神經(jīng)傳遞給大腦。這個科學(xué)團隊認(rèn)為他們研發(fā)的這種傳感器反饋技術(shù)目前是假肢or機械臂領(lǐng)域上的一重大進步。而試用者(如圖)也認(rèn)為，他自己已經(jīng)有很長時間沒有體驗到這樣的感覺了。他能夠很好的控制自己的力量，不會用力過度捏碎一些小東西。第一個能帶來觸感的假肢來自瑞典和意大利的科學(xué)院聯(lián)合發(fā)明了一29刀鋒奔跑者20歲的OscarPistorius，取得了比其他殘疾運動員 更突出的成績，他保持著殘奧會100、200和400米的記錄，奔跑的速度比2004年奧運會上的女子成績還要好。刀鋒奔跑者30人工智能肢體之綜上所述人工智能假肢是現(xiàn)代高科技技術(shù)與假肢技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。它的發(fā)展可為患者提供性能優(yōu)良，安全可靠，更具有仿生性的假肢產(chǎn)品。由于我國還是一個發(fā)展中國家，各方面能力有限，研究和開發(fā)適合我國國情的智能假肢還是一個艱巨的任務(wù)，還需要各方面共同努力，以為我國廣大患者造福。人工智能肢體之綜上所述人工智能假肢是現(xiàn)代高科技技術(shù)與假肢技術(shù)31藥信10之馮申杰&&喻小云制造商謝謝觀賞藥信10之制造商謝謝觀賞32樂子吳吞制作人工器官之人工智能假肢樂子吳吞人工器官之人工智能假肢33我們的生活中常常會遇到那些因為肢體殘疾或者年邁而嚴(yán)重影響平時生活例子我們的生活中常常會遇到那些因為肢體殘疾或者年邁而嚴(yán)重影響平時34目前，全球有6.5億殘疾人，約占總?cè)丝诘?0%；根據(jù)中國第二次全國殘疾人抽樣調(diào)查數(shù)據(jù)，中國有8300萬殘疾人，約占總?cè)丝诘?.34%，其中，肢體殘疾人有2412萬，約占?xì)埣踩丝倲?shù)的29%。目前，全球有6.5億殘疾人，約占總?cè)丝诘?0%；35視力殘疾聽力殘疾多重殘疾言語殘疾肢體殘疾智力殘疾精神殘疾視力殘疾聽力殘疾多重殘疾言語殘疾肢體殘疾智力殘疾精神殘疾36特殊的殘疾群體——殘疾軍人特殊的殘疾群體37兩位殘疾老兵，在戰(zhàn)場上為國家流血，生活中的苦痛也許只有他們自己知道兩位殘疾老兵，在戰(zhàn)場上為國家流血，生活中的苦痛也許只有他們自38屆時中國年齡超過60歲的人口將達到4.4億。同時，50%的人在年齡超過80歲后，行動都會受到限制，這意味著運動的依賴性將大大增加。目前2050年屆時中國年齡超過60歲的人口將達到4.4億。同時，50%的人39我們需要關(guān)注數(shù)量龐大的殘疾人群體

和因為年邁而無法享受到運動快樂的老年人人工智能假肢 ——他們的希望我們需要關(guān)注數(shù)量龐大的殘疾人群體

和因為年邁而無法享受到運動40智能假肢是20世紀(jì)后十年發(fā)展起來的具有高性能的新一代假肢。與普通假肢相比，其主要功能特點是能根據(jù)外界條件變化和工作要求，自動調(diào)整假肢系統(tǒng)的參數(shù)，使其工作可靠，運動自如，具有更好的仿生性。智能假肢概述智能假肢是20世紀(jì)后十年發(fā)展起來的具有高性能的新一代假肢。與41人類一直以來都有一個夢想即使人的軀體變強?。?！途徑有三身體變超人外骨骼機器人人體裝上機械肢體人類一直以來都有一個夢想途徑有三身體變超人外骨骼機器人人體裝42人工器官之人工智能假肢ppt課件43人工器官之人工智能假肢ppt課件44人工器官之人工智能假肢ppt課件45回到智能假肢智能假肢的組成，除了假肢本體以外。還應(yīng)有以下組成部分：(1)敏感元件：即各種傳感器。它們的作用是將外界條件變化轉(zhuǎn)換成可提取的信號，一般為模擬電信號。(2)信息處理單元:通常是微型計算機，其作用是讀取敏感元件發(fā)出的信號進行識別和決策，并發(fā)出控制指令給可控制元件。

(3)可控制元件：一般安裝在假肢本體內(nèi)部，用于調(diào)整價值運動的參數(shù)，力參數(shù)，結(jié)構(gòu)參數(shù)等。使假肢按要求工作。回到智能假肢智能假肢的組成，除了假肢本體以外。還應(yīng)有以下組成46以智能膝關(guān)節(jié)為例膝關(guān)節(jié)是膝上假肢系統(tǒng)的核心部件，是保證截肢者能站立和行走的關(guān)鍵所在。隨著對假肢性能要求的不斷提高，下肢假肢不僅要滿足能夠站立和行走者兩個基本功能，還要求步態(tài)自然，與健側(cè)對稱性好：能適應(yīng)步行狀態(tài)的變化，例如步行速度變化，路況(坡道，樓梯)的變化等；此外還要在使用者可能被障礙物絆倒的緊急情況下的保證安全等。這些功能是普通假肢無法實現(xiàn)的。解決這些問題的途徑是就使膝關(guān)節(jié)“智能化”。以智能膝關(guān)節(jié)為例膝關(guān)節(jié)是膝上假肢系統(tǒng)的核心部件，是保證截肢者47膝關(guān)節(jié)的力矩在一個步態(tài)周期內(nèi)是變化的，擺動期的初期需要助伸力矩，擺動期的后期則需要大的阻尼力矩。不僅如此，膝關(guān)節(jié)力矩還與步行的速度，路面狀態(tài)有關(guān)。例如，步行速度快時，助伸力矩要大，以便小腿能跟上步行速度。否則小腿擺不出去，就不能快速行走。為了減少沖擊力，快速行走時，阻尼力矩也應(yīng)相應(yīng)加大。正常人在不同步行速度和路面上行走時膝關(guān)節(jié)角度變化曲線見圖l，相應(yīng)的力矩變化曲線見圖2。膝關(guān)節(jié)的力矩在一個步態(tài)周期內(nèi)是變化的，擺動期的初期需要助伸力48人工器官之人工智能假肢ppt課件49力矩可控裝置

力矩可控裝置的類型有變機械摩擦式，液壓式，氣動式，磁粉離合器式，電流變液阻尼式等。

變摩擦式阻尼與摩擦離合器原理相似，它通過一定的機械裝置改變離合器兩邊相接觸面的正壓力，來控制摩擦力矩的大小。磁粉離合器可通過改變加在磁場上的電壓來改變傳遞的力矩。電流變液是一種新型智能材料，這種流體的黏度可隨施加在其上的電壓而變化，而且響應(yīng)速度很快，可控性好。因此可作為力矩可控的材料。

液壓或氣壓式阻尼器是通過改變進氣(油)或排氣(油)門的開度來控制輸出力矩的。因此除了氣缸，油缸外，還要有驅(qū)動系統(tǒng)。目前已有的智能假肢多采 用這種裝置。力矩可控裝置50力矩控制方法早期的電控假肢是人工智能假肢的前身，其控制系統(tǒng)是由分立元件和邏輯門電路組成的簡單開關(guān)邏輯控制。實現(xiàn)的功能是對關(guān)節(jié)的鎖緊和解鎖。開關(guān)控制信號源一般取自足底壓力信號或膝關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角信號、踝關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角信號等。隨著微處理器性能提高，特別是單片機的出現(xiàn)，為假肢控制提供了更為靈活有效的手段，電控假肢也由開關(guān)控制時代進入微機控制時代。力矩控制方法51世界上首例應(yīng)用“人工智能”科學(xué)的仿生智能假肢

2006年5月在德國萊比錫國際展覽會上的亮相的新版C-Leg?智能仿生腿采用了人工智能科學(xué)的原理，應(yīng)用整合計算機科學(xué)，仿生學(xué)，力學(xué)，機械學(xué)等一系列相關(guān)學(xué)科的內(nèi)容，不僅可以實現(xiàn)普通假肢代償下肢站立行走的功能，保證行走的穩(wěn)定性、安全性和動態(tài)性能，而且，由于“人工智能”科學(xué)原理的應(yīng)用，它突破了機械產(chǎn)品的局限性，具有“思考”和反饋的功能，可以更好地配合人體的功能需求，就象截肢者原有的肢體從新生長出來一樣。世界上首例應(yīng)用“人工智能”科學(xué)的仿生智能假肢2006年5月52卓越的功能使C-Leg?智能仿生腿誕生至今已經(jīng)獲得了諸多重要的國際獎項，如“奧地利國家創(chuàng)新獎”（AustrianStateAward），“德國設(shè)計俱樂部”(DeutscherDesignerClub)銀獎，以及2006年在日本獲得的“卓越設(shè)計獎”(GoodDesignAward)等，這些獎項表明，C-Leg?智能仿生腿是高科技、革新功能和完美設(shè)計的結(jié)合。卓越的功能使C-Leg?智能仿生腿誕生至今已經(jīng)獲得了諸多重53整個這套體系的功能不管快行還是慢走、不論是活動還是靜止都在進行。C-Leg?智能仿生腿監(jiān)測行走的每一步，會綜合考慮所有測量數(shù)據(jù)的方方面面以適應(yīng)任何一種情況，然后連續(xù)不斷地回應(yīng)使用者的需求。這就意味著不論是走樓梯、上下斜坡，還是應(yīng)對不同的路況，使用者不用再集中精力控制假肢，而能節(jié)省體力和精力做自己想做的事。整個這套體系的功能不管快行還是慢走、不論是活動還是靜止都在進54人工智能假肢創(chuàng)造奇跡，更接近真正的肢體伊拉克和阿富汗戰(zhàn)爭推動了假肢技術(shù)的發(fā)展，使得曾經(jīng)只在科幻小說中出現(xiàn)的情節(jié)得以實現(xiàn)。隨著計算機、微處理器、小型液壓推動系統(tǒng)的發(fā)展，結(jié)合新型材料的發(fā)明，如碳纖維。使得新型智能假肢在功能更強大、更全面的同時，也更結(jié)實輕便。人工智能假肢創(chuàng)造奇跡，更接近真正的肢體伊拉克和阿富汗戰(zhàn)爭推動55奧巴馬先生：我要退役，我要回國，我怕失去我的手臂和腿腳駐伊士兵士兵先生：不用擔(dān)心！我們已經(jīng)造出來先進的人工智能假肢了，比你原裝的好用多了 奧巴馬奧巴馬先生：士兵先生：56人工器官之人工智能假肢ppt課件57人的手是一個奇跡，它的功能和靈巧幾乎是不可能復(fù)制的，但全球的生物技術(shù)公司正在開發(fā)新一代手指可以靈活動作的假手，使假手可以做更精細(xì)靈巧的工作。例如一種輕型人工智能假手Fluidhand。它的每個關(guān)節(jié)都由微型液壓推動系統(tǒng)提供動力，通過在截肢者肢體殘端肌肉中植入傳感器，控制每個手指的移動和控制。獨立的推動系統(tǒng)使得手指表現(xiàn)得更加自然，并使其比一般假肢更具靈活性。通過位于手指和手掌的傳感器，截肢殘端神經(jīng)肌肉可以感覺到物體，并根據(jù)實際情況來控制握力大小。人的手是一個奇跡，它的功能和靈巧幾乎是不可能復(fù)制的，但全球的58人工器官之人工智能假肢ppt課件59新假肢的功能遠遠超過了早期版本。它使用的技術(shù)稱為腦-機接口，來自