Regeneron ISEF 2025 最高奖：ENBM062T——非侵入式脑控仿生腿

目前的下肢假肢操作繁琐，需要高风险的手术，而且价格高昂。因此，许多下肢截肢者步态不自然，能量消耗过高，导致不适和长期健康并发症。为了应对这些挑战，我们开发了 NeuroFlex，这是一款低成本、非侵入式脑电图 (EEG) 控制的股骨仿生假肢，它集成了基于机器学习的控制系统、三自由度 (DoF) 踝关节机构和用于动态运动的准直驱 (QDD) 执行器。我们的系统始于一个多步骤流程，将脑电图信号与基于惯性测量单元 (IMU) 的分析相结合。首先，对脑电图信号进行滤波以减少干扰。接下来，IMU 检测步态周期变化，从而提高适应性。混合机器学习模型通过尖峰频率法提取运动特征，以 98.67% 的准确率对用户意图进行分类。最后，主动环路持续优化运动，与传统假肢相比，能量消耗降低 35%。我们的工程创新利用 QDD 执行器实现精确的关节控制，并采用踝关节角度悬挂机构来改善平衡性和灵活性，从而增强自然运动。NeuroFlex 采用坚固耐用的材料和以机器学习为中心的处理芯片，价格保持在 1,000 美元，性价比高，比售价约 100,000 美元的商用仿生假肢更容易获得。在行业标准测试中，NeuroFlex 实现了 0.04 秒的响应延迟、99.7% 的步幅精度和多轴运动能力。NeuroFlex 结合了高精度潜意识控制、自适应步态力学和易于理解的多变量自由度工程，为下肢假肢市场提供了实用且经济实惠的解决方案。