近日，北京大学工学院传来了一项令人振奋的科技创新消息。王启宁教授领导的课题组在智能动力下肢假肢的研究中取得了重大突破，他们成功研发出一款受马尾草启发的折纸软体动力膝关节假肢，这一创新成果为下肢假肢设计领域带来了全新的视角。
据悉，这款软体膝关节假肢是全球范围内的首款同类产品，它的出现标志着假肢设计进入了一个全新的时代。相关研究成果已在权威学术期刊《Nature Communications》上发表，引起了广泛关注。
传统膝关节假肢大多采用刚性金属材料制作，各个功能模块相互独立，这不仅导致假肢体积庞大、重量过重，还使得穿戴者的舒适性大打折扣。随着软体材料技术的不断进步，越来越多的研究者开始尝试将软体材料应用于假肢设计中，以期利用其轻质、柔顺以及良好的减震性能。
然而，软体材料的柔顺性也带来了一个挑战：在承重时容易产生不必要的变形，这限制了其在膝关节假肢中的广泛应用。为了攻克这一难题，王启宁教授课题组提出了一个前所未有的设计——基于折纸结构的软体膝关节假肢。这款假肢结合了折纸艺术的美学与气动控制技术的精确性，能够在气压的驱动下实现精准的运动控制，满足不同场景下的功能需求。
在设计过程中，研究团队从自然界中汲取灵感，借鉴了马尾草独特的结构特性。马尾草的管状茎通过外环和内环的协同作用，展现出卓越的抗弯折能力。受此启发，课题组在折纸结构中巧妙设计了背面折纸和气动腔体，从而显著提升了假肢的刚度和承重能力。
实验室测试结果显示，这款软体膝关节假肢在气动控制、力矩输出和承载能力等方面均表现出色。它能够模拟人体膝关节的转动中心，具备强大的缓冲能力和精准的运动控制能力。在较低的气压下，假肢能够承受超过75公斤的重量，并主动输出超过25牛米的伸膝力矩。
在实际行走实验中，三名残疾人试用了这款软体假肢，并取得了令人满意的效果。他们能够以正常甚至较快的步速行走，步态对称性良好。这款软体假肢不仅显著提升了残疾人的行走舒适性，还有效减少了行走过程中的冲击力。
这款软体膝关节假肢还展现出了强大的地形适应性。无论是上下楼梯、斜坡行走还是跨越障碍物，它都能为残疾人提供稳定的支持，充分证明了其多功能性和实际应用潜力。
