假肢的未来-ÖssurPower Knee

当电机控制技术可以作为人体的一部分时，所有组件尺寸和控制系统就必须要达到极致的可靠了。借助集成的FOC控制系统组件，在短时间内就能完成第一条带有两个活动关节的假肢腿——这正好可以赶上2016年苏黎世Cybathlon。

因为各种原因而失去肢体显然对人们的生活造成了巨大打击。可悲的是，如今的假肢在代替自然肢体的能力上还是有所欠缺的，在这方面，我们还有很长的路要走。冰岛制造商Össur，作为主动修复技术的市场领导者–目前正在借助德国制造商TRINAMIC Motion Control的集成驱动控制组件，经过团队的不懈努力，终于成功开发出了能够进行批量生产的第一条具有机动膝关节和踝关节功能的修复腿。假肢的运动和控制越来越接近自然腿。同时，截肢者们不在需要重新学习走路了。Össur的POWER KNEE已经成为医疗假肢里新的行业标杆，作为市场上第一个膝关节假肢，该假肢通过主动马达模仿自然肌肉的活动，所以能够很容易为上楼或斜坡提供充足和必要的动力。

从胡克船长到钢铁侠

起床洗漱，下楼散步等，这种日常对于健康的人来说，是如此简单的事情。但是，苏黎世的瑞士联邦理工学院（ETH）希望能向世界展示，这些看起来简单的日常任务，对于所有肢体有残障的人士来说，有多困难。

因为当前的假肢与目前大众所了解的的木制“钉腿”还是有很大差距的，所以使用它们的人仍然必须重新学习如何控制使用自己的“肢体”，或者因为无法改变假肢的不便从而改变自己的生活习惯。因此，“ Cybathlon”面临的是如何在正常情况下进行日常活动的挑战。
Össur团队与Trinamic一起，通过完全机动的义肢为膝盖和踝关节提供动力，但是，要达到Cybathlon的最后期限，就意味着该团队只有不到半年的时间来开发一种先进，紧凑且可靠的驱动控制系统。

运动控制器作为身体的一部分

为了能够利用各种级别的功能组件来替换各种关节并且能够长期使用，控制系统必须是模块化的。所有设计必须要能够适用不同的电池电压和功率等级；为此，需要将功能组件（即电机控制，传感器和中央处理器（运行生理运动AI））设计为单独的组件，并且能它们安装在很小的空间中。

“我们将提高人们的机动性作为我们前进的动力。这使我们成为全球唯一一家为膝盖以上截肢者制造电动假肢的公司。将Trinamic作为电机和运动控制的合作伙伴将使我们的研究达到新的高度，机动四肢将会更加无障碍。” David Langlois（技术产品主管–Össur的膝盖）这样说道。

专用斜坡控制器可加快开发速度

考虑到这些要求，并以及时为Cybathlon开发工作原型为目标，Trinamic在不到5个月的时间内开发了定制的电机控制系统。这是通过使用TMC4670专用控制器组件实现的，该组件通过取代所有面向磁场的控制或矢量控制来减轻微处理器的负担。这样就消除了与控制器固件开发相关的风险以及验证和测试通常所需的时间。控制参数只需要简单地适应电动机和设备应用的独特要求即可。
“我们对Cybathlon感到非常兴奋！将驱动系统与人体融合在一起是Trinamic团队面临的最终挑战，同时这也是我们前进的动力，使我们能不断发展和创新技术。Össur是假肢行业的领先者，这种技术不仅能在假肢行业发挥作用，同时还适用于许多其他领域，例如机器人，医疗，甚至是消费产品领域。” Michael Randt在发言中表示（TRINAMIC运动控制首席执行官）。

循环中的硬件验证

Trinamic的早期原型在正式使用前进行了严格的测试，包括验证设备的控制系统设计及并行开发的特殊机械部件。根据测试实验室中使用的最新POWER KNEE II获得的经验对负载周期进行建模，可以在测试实验室中使用一对设备（由两个打算在最终产品中使用的电动机组成）对设备进行仿真。