修复体技术是电气工程创新产生深远影响的众多领域之一。无论义肢和外骨骼是为失去四肢或其他固定条件的人设计的，这些设备的应用甚至可以超越医疗用途，扩展到基于AR/ vr的学习、机器人和工业应用。
一个高级图表显示了研究人员用来给运动传感器提供上下文的位置。图片由电子性质和UC Berkeley.
许多大学都在研究义肢，并试图改进义肢在传感器、运动和触觉方面的设计。
MXene电子皮肤传感器获取生理数据
义肢的一个主要目标是帮助那些局部或无法使用肢体的人。这一目标导致大多数假肢研究集中在假肢上。为了尽可能模拟真实的生物结构，来自材料科学、制造科学、电子学和生物医学等各个领域的研究人员必须融合他们的专长。
阿卜杜拉国王科学技术大学(KAUST)最近发表的一份关于电子皮肤(或“电子皮肤”)传感器的出版物描述了一种基于mxene -水凝胶异质结构的新型材料。电子皮肤通常是通过在附着在人类皮肤或假臂表面的活性纳米材料层制成的。韩国科技大学的研究人员已经开发出一种薄的、可拉伸的、相对来说更耐用的材料，可以更准确地发挥人类皮肤的功能。
由mxene -水凝胶异质结构创建的e皮肤。图片由KAUST
采用乙烯基二氧化硅纳米颗粒-聚丙烯酰胺(VSNP-PAM)水凝胶作为弹性衬底，二维MXene纳米片作为传感阵列，一维聚吡咯纳米线(PpyNWs)制成了这种新型电子皮肤。与现有的水凝胶相比，化合物内部的氢键使其具有更强的能力(~7020 J/m2)和更少的滞后(<0.1)。
KAUST声称它的原型电子皮肤它能感知20厘米以外的物体，对刺激的反应不到十分之一秒，当用作压力传感器时，还能分辨上面的笔迹。
皮肤贴敷MXene-PpyNW-VSNP-PAM-based电子皮肤放置在前臂。图片由KAUST
这个传感器在5000次变形后仍能很好地工作，每次都能在0.25秒内恢复。研究人员认为，这种传感器可以传输一系列不同的生理数据，这有助于制定治疗计划，并创建减轻损伤的训练项目。
增加了触感
设计假肢(包括人类和机器人的使用)的一个问题是模拟触觉。去年年底，康奈尔大学的研究人员对结合了低成本led和染料的光纤传感器进行了实验，结果产生了一种可拉伸的“皮肤”，可以检测诸如压力、弯曲和应变等变形。
一种带有可伸缩光纤传感器的3d打印手套利用光线实时探测一系列变形。图片由康奈尔大学
通过使用数学模型，康奈尔大学的研究小组可以区分不同的变形，并确定它们的确切位置和震级。研究人员声称，这种设备可以创造沉浸式的AR/VR技术，如增强现实模拟，通过引导运动来教授用户不同的技能。
例如，用户可以学习使用手套来模拟拧紧螺母和螺栓的感觉，比如换轮胎。这项技术最终可能会应用在假肢上，给用户触觉，并为佩戴者提供更好的灵活性和运动控制。
与人工智能假肢
通过人工智能，可以模仿手的复杂功能。加州大学伯克利分校的研究人员通过开发一种新型的带有人工智能软件的可穿戴生物传感器。据说，这种软件可以根据前臂的电信号模式识别出一个人想要做什么手势。
集成人工智能的可穿戴传感器，用于假肢控制。图片由UC Berkeley.
加州大学伯克利分校的研究人员表示，他们的手势识别系统可以对多达21种不同的手势进行分类。基于一个hyperdimensional计算算法，它可以用新的信息更新自己(你做得越多，它得到的就越好)，还有本地片上计算的额外优势，减少隐私侵犯的担忧。
安慰会导致主流适应吗?
一个经常被忽视的假肢设计考虑因素是使用者的舒适度。某些假肢研究虽然处于最先进的水平，但还没有成熟到被主流采用，部分原因是成本方面的挑战，部分原因是先天的设计挑战，这些挑战与不同用户的重量、形状、大小和舒适度有关。
在这方面，诸如CYBERLEGs + +和DeTOP似乎特别鼓舞商业和可行的假肢和外骨骼的发展。
CYBERLEGSs Plus Plus假肢(左)和DeTOP的假肢手(右)。图片由CYBERLEGs + +和DeTOP
CYBERLEGs Plus Plus正在开发机器人外骨骼(机器人腿和支架)，使用连接到两个马达的传感器来预测和预测运动。这些外骨骼可以让截肢者更省力地行走和爬楼梯，并防止跌倒。这假肢还包括压力敏感的鞋垫，不改变穿着者的步态，从而提高穿戴者的舒适度。
利用假肢，DeTOP的研究解决了截肢后手部功能的恢复。该公司已经成功地在一位病人身上演示了一种新的植入系统，她现在可以灵活地控制她的假手。DeTOP也声称它的假体比基本套接字版本更舒适通过它的骨整合过程。
在修复术方面赶上其他电子创新
假体传感器是一个研究的温床。阅读下面这个领域的其他研究进展。
