17、上肢截肢者可穿戴机电设备深度解析

上肢截肢者可穿戴机电设备深度解析

1. 引言

早在公元早期，就有了关于上肢假肢装置的报道，这表明人类一直努力设计和提供可穿戴的假肢设备，以替代失去的肢体，无论是上肢还是下肢。当一个人失去肢体时，会面临诸多问题，从身体残疾到心理问题，如自信心丧失甚至抑郁。身体残疾会给截肢者的日常生活、就业以及正常生活带来严重困难，尤其是在发展中国家。

最初，上肢假肢只是纯粹的机械装置，用于抓握物体的功能非常有限，或者仅仅是为了美观。随着技术的进步，它们开始不断发展，任务范围、自由度和与用户的交互性都有所增加。

可穿戴设备（WDs）最初是纯粹的机械系统，随着电气和电子元件的出现，现在大多是纯粹的电子设备。当前的可穿戴设备由一组传感器组成，用于获取和测量身体信息与信号，以进行健康监测和诊断。还有许多可穿戴设备由执行器和传感器组成，用于增强人类能力、康复、提供辅助以及替代因截肢或先天性疾病而失去的肢体，这些被称为机电和机器人可穿戴设备，例如机器人外骨骼、矫形机器人和假肢机器人等。

如今，由于工伤和可能导致截肢的疾病（如糖尿病），越来越多的人失去肢体。全球有大量研究团队和公司正在开发假肢可穿戴设备，但这些设备尚未广泛使用，仍有许多挑战需要克服。用户希望拥有价格实惠、形状和功能与失去的肢体相似的设备，但低成本的可穿戴设备仍然非常有限。另一个重大挑战是，由于设备与截肢者之间缺乏双向通信和感官反馈，截肢者感觉设备并非自己身体的一部分。

2. 人类感官反馈与皮肤生理学

每个可穿戴设备都与人类皮肤有物理接触，并通过感官反馈向用户传达不同的感觉。人类的感官反馈通常包括听觉、视觉、味觉、嗅觉和触觉。触觉被称为“触觉学”，它是研究人类皮肤触觉的科学。触觉使我