跨界实验室---将生物医学研究与航空航天工程相融合
发布时间:2025-06-12
作者:Dennis
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安柏瑞德航空大学机械工程助理教授克里斯汀·沃尔克博士,以美国海军研究实验室八年机械工程研发经验为基石,在代托纳海滩校区创立了全球鲜有的 "生物医学-航空航天" 跨界实验室。该实验室通过并行运作两套Vicon运动捕捉系统实现空间复用:12台天花板悬挂的Vantage摄像头专攻飞行器动力学与机器人导航测试,8台三脚架搭载的Vero摄像头同步采集人体运动数据,辅以测力台、肌电系统及可全开式后舱门,构成支持多尺度研究的 "实验超级矩阵" 。

实验室聚焦四大突破性方向:

太空医学前沿——利用头低位倾斜床模拟微重力环境,结合下肢负压装置生成可控人工重力场,通过Vicon捕捉宇航员关节运动轨迹,建立对抗心血管功能退化的动态优化模型;

智能辅具革命——与公益组织"Occasor飞行基金会"合作开发AI驱动皮划艇桨,其嵌入式传感器可识别脊髓损伤患者的残存肌电信号,动态调整桨叶阻力系数,实现从"机械代偿"到"神经适应性重建"的范式跃迁;

仿生外骨骼开发——基于婴儿髋关节运动建模,在OpenSim平台构建肌肉-骨骼动力学数字孪生体,为外骨骼提供符合人体自然运动链的驱动逻辑;

康复医学量化——通过标记点追踪马术治疗中患者的脊柱三维运动,结合EMGworks分析核心肌群激活模式,研发可随康复进度自动降低支撑力的自适应马鞍。

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实验室的核心创新力源于 "移动科研"理念:Vicon系统的户外部署能力突破传统实验室空间限制,使无人机群飞行测试与运动员投掷动作分析可在同一平台完成。而Vicon技术团队的持续支持,有效解决了高校常见的"技术断层"痛点——当毕业学生带走操作经验时,厂商工程师提供从硬件调试到OpenSim建模的全流程护航,确保研究连续性。

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沃尔克教授强调:"我们正证明工程学与生命科学的深层耦合价值:微重力研究成果可直接优化远程医疗机器人操作精度,而马术治疗数据模型竟为太空舱失重防护设计提供新思路。这种跨界循环,才是应对人类太空探索、老龄化社会等复杂挑战的真正引擎。"

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