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北大团队新突破领先国际！论文上还有……折纸步骤图？！

新华每日电讯 · 公众号 · · 2025-02-27 07:50

主要观点总结

北京大学科研团队受马尾草启发的折纸软体动力膝关节假肢研究取得重要突破。该假肢是国际首款软体膝关节假肢，结合了折纸结构和马尾草的结构特点，旨在找到膝关节假肢的功能与舒适之间的平衡。研究包括折纸结构的运用、马尾草结构的借鉴以及实验验证等方面。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景及重要性

研究旨在解决当前膝关节假肢在功能性与舒适性方面的平衡问题，利用软体材料和折纸结构实现轻便、柔顺、减震和便于制造的特点。

关键观点2: 折纸结构的应用

研究团队利用折纸结构的大范围折展特性，使软体材料的膝关节假肢满足膝关节大范围运动的要求。通过调整折纸结构的折痕设计参数，实现大腿杆和小腿杆的自由弯曲。

关键观点3: 马尾草结构的借鉴

研究团队从马尾草身上汲取结构奥秘，增加背面折纸结构，增强软体假肢的抗压能力。这种设计使假肢在行走时更省力，受到的冲击更小，舒适度更高。

关键观点4: 实验验证

经过多地形行走实验检测，该假肢表现出良好的性能和舒适度。网友留言表示期待这款假肢早日推广落地，成为残障人士的有力支撑。

正文

来源：新华每日电讯（ID:xhmrdxwx）整理自北京大学微信公众号、新华智见视频号、网友评论等

整理：李弈慧、党彦芝

马尾草、折纸、膝关节假肢

北京大学科研团队……

这些一般人看起来

风马牛不相及的词

排列在一起

居然能得出一项

国际领先的研究成果 ？

小编把这些关键词交给AI生成了一幅图片，嗯……能看出AI的无助。（图片由豆包AI生成）

近日

北京大学官微发布了

北大工学院

先进制造与机器人系

王启宁 教授课题组

在 智能动力下肢假肢 方面

取得的重要突破——

该团队提出一种

受马尾草启发的

折纸软体动力膝关节假肢

这是国际首款软体膝关节假肢

相关研究成果已刊发在国际重要学术期刊上。（图源：除注明外均转自北京大学微信公众号）

膝关节假肢的设计

需要在功能与舒适之间找到平衡

也就是说

既要满足残疾人

在平地、楼梯、斜坡等

不同路面上的行走需求

又要保证穿戴的舒适性

目前的膝关节假肢

都是 刚性假肢

采用高密度的金属材料制成

要提升功能

就需要增大体积、重量

刚性框架的缓冲性能也有限

难以兼顾功能性与舒适性

近年来

软体材料 高度发展

被应用于机器人等领域

这种材料所具有的

低密度、柔顺性、缓冲性

和便于3D打印 等特质

使得由其制造出的软体机器人

轻便、柔顺、减震、便于制造……

听出点门道来了吗？

这不就是研发

舒适的膝关节假肢

所需要的特性吗？

不过，软体材料

也并非十全十美

由于它的高柔顺性

其结构在运动和承重时

会产生无法避免的 非必要形变

一方面不利于建模计算和运动控制

另一方面也难以承受人体重量

折纸软体膝关节总览

为了解决这一问题

研究团队利用 折纸结构 的

大范围折展特性

使得软体材料的膝关节假肢

可以满足膝关节大范围运动的要求

北大科研团队的论文上

居然有类似手工折纸的步骤？

是的，你没“起猛”，也没看错！

就是“折纸”

我们在日常折纸时

不同的长短角度

会留下不同的折痕

这些折痕组合起来

就能变出千奇百怪的折纸形状

研究团队正是抓住了

折纸结构的灵活性

以此模拟人体膝关节

正面折纸结构折痕设计图

只要巧妙地调整

“折痕 ”的设计参数

膝关节假肢的3D折纸结构

就能让大腿杆和小腿杆

自由地弯曲成各种角度

而且，通过调整不对称度

这款假肢还能完美“模仿”

人体膝关节的多中心转动

让假肢的运动变得自由灵活

折纸说完了

马尾草 又是怎么回事？

路边常见的马尾草

有细细的茎秆

却能稳稳地支撑起“高挑的身姿 ”

不怕风吹，抗弯折能力超强

这背后有着两大关键机制

流体压制稳定和受压内凹结构

（看不明白哈？小编也不明白

不明觉厉就对了）

仿马尾草抗弯折机制的软体结构设计

马尾草身上蕴含的结构奥秘

被科研团队巧妙捕捉

在设计中增加了背面折纸结构

让它和正面折纸结构“背靠背”

增强软体假肢的抗压能力

经过行走实验检测

软体假肢在行动时更省力

受到的冲击更小，舒适度更高

假肢、折纸和马尾草

看似毫不相关

却在研究人员的巧思下

共同助力科技向善

残疾人多地形行走实验结果

在评论区

有网友留言： “介绍得这么详细

还上了‘折纸示意图 ’

是不是以为我能看懂？ ”

其实看不看得懂并不重要

重要的是一起期待——

期待这款假肢

早日推广落地

成为残障人士

迈向更广阔人生的有力支撑

这就是科技进步的意义！