机械改造的相关文献

核心领域：神经假肢与仿生肢体

· 神经接口与控制：

· 内容： 实现大脑或神经系统对机械臂的控制，关键在于解码神经信号。主要技术路线：

· 侵入式脑机接口 (iBCI)： 将微电极阵列（如 “犹他电极阵列” Utah Array）直接植入大脑皮层（通常是运动皮层）。电极记录神经元放电活动，算法解码这些信号以预测运动意图。

· 目标肌肉神经支配术 (Targeted Muscle Reinnervation, TMR)： 将截肢残留的神经重新导向至身体其他部位的肌肉（如胸部）。当患者试图移动幻肢时，这些移植肌肉会收缩，表面肌电图 (sEMG) 传感器捕捉肌肉电信号来控制假肢。对于肩部以上截肢更常用。

· 外周神经接口： 将电极环绕或植入手臂残留的外周神经束（如正中神经、尺神经、桡神经）。直接记录或刺激神经信号。

· 出处/参考文献：

· iBCI: Hochberg, L. R., et al. (2012). Reach and grasp by people with tetraplegia using a neurally controlled robotic arm. Nature, 485(7398), 372–375. (里程碑式研究，首次实现瘫痪患者用iBCI控制机械臂取物)

· TMR: Kuiken, T. A., et al. (2009). Targeted reinnervation for enhanced prosthetic arm function in a woman with a proximal amputation: a case study. The Lancet, 369(9559), 371–380.

· 综述: Raspopovic, S., et al. (2014). Restoring natural sensory feedback in real-time bidirectional hand prostheses. Science Translational Medicine, 6(222), 222ra19. (涵盖控制与反馈)

· 仿生结构与材料：

· 内容：

· 结构： 现代先进机械臂通常采用模块化设计，关节使用高精度电机（如无刷直流电机）配合谐波减速器或行星齿轮箱提供力量和运动。骨架采用轻质高强材料：钛合金 (Ti-6Al-4V) 用于承重核心，碳纤维复合材料 用于减轻重量。

· 执行器： 模拟肌肉力量。研究前沿包括 “液压放大自愈静电驱动器” (Hydraulically Amplified Self-healing ELectrostatic - HASEL)，它结合了静电驱动原理和流体力学，可提供类似肌肉的柔软、强大且高效的运动。

· 抓握： 仿生手通常具有多自由度手指，指尖集成 力传感器 和 触觉传感器。驱动方式可以是电机直接驱动或通过腱绳传动。

· 出处/参考文献：

· 材料与结构： Pons, J. L. (2008). Wearable Robots: Biomechatronic Exoskeletons. Wiley. (教科书，涵盖基础工程原理)

· HASEL: Acome, E., et al. (2018). Hydraulically amplified self-healing electrostatic actuators with muscle-like performance. Science, 359(6371), 61-65.

· 仿生手： Belter, J. T., et al. (2013). Mechanical design and performance specifications of anthropomorphic prosthetic hands: A review. Journal of Rehabilitation Research & Development, 50(5), 599–618.

· 感知反馈：

· 内容： 让用户感知假肢的状态和环境信息至关重要。

· 体感反馈： 通过刺激神经系统将传感器信息“翻译”回用户。方式包括：

· 经皮神经电刺激 (Transcutaneous Electrical Nerve Stimulation, TENS)： 电极置于皮肤表面刺激浅层神经，提供基础感觉（如压力、位置）。

· 神经内/束内电极刺激： 将微电极植入外周神经内，可提供更精细、空间定位更准确的感觉（如不同手指的触觉、压力等级）。

· 传感器： 假肢需集成多种传感器：指尖 力敏电阻 (FSR) 或 电容式触觉传感器 检测接触和压力；惯性测量单元 (IMU) 监测手臂和手部运动；关节角度编码器 提供位置信息。

· 出处/参考文献：

· 神经反馈综述: Ortiz-Catalan, M., et al. (2014). An osseointegrated human-machine gateway for long-term sensory feedback and motor control of artificial limbs. Science Translational Medicine, 6(257), 257re6. (包含骨整合接口的神经反馈)

· 触觉传感器: Dahiya, R. S., et al. (2010). Tactile sensing—from humans to humanoids. IEEE Transactions on Robotics, 26(1), 1-20.

· 能源与供能：

· 内容： 高功耗是挑战。解决方案：

· 高能量密度电池： 锂聚合物电池 (Li-Po) 是主流，追求更高能量密度（如 固态电池 技术）。需频繁充电。

· 能量收集： 研究探索利用 热电效应（体温差发电）、压电效应（运动或振动发电）或 射频能量收集 作为辅助供能，但功率有限。

· 出处/参考文献：

· 电池： Scrosati, B., & Garche, J. (2010). Lithium batteries: Status, prospects and future. Journal of Power Sources, 195(9), 2419–2430. (虽较老，但涵盖基础)

· 能量收集: Mitcheson, P. D., et al. (2008). Energy harvesting from human and machine motion for wireless electronic devices. Proceedings of the IEEE, 96(9), 1457–1486.

作者我在找资料时，看的内容零零散散的，再加上时间一长，就更记不清读的文献了，所以直接用AI查找了相关内容，感兴趣的话可以看看😊