Biomedical Engineering Principles of the Bionic Man pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Hung, George K.

出品人:

页数:507

译者:

出版时间:

价格:$ 110.74

装帧:

isbn号码:9789812779779

丛书系列:

图书标签:

Biomedical Engineering
Bionics
Artificial Organs
Prosthetics
Bioengineering
Medical Devices
Human Augmentation
Rehabilitation Engineering
Biomechanics
Tissue Engineering

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具体描述

人体仿生学的先驱：早期机械假肢与神经控制的探寻图书名称：仿生学的黎明：从机械臂到神经接口的早期探索图书简介：本书深入剖析了人体仿生学发展史上的关键转折点，重点聚焦于二十世纪中叶至末期，机械假肢技术从单纯的机械装置向更复杂、更具生物兼容性的系统演进过程。我们避开了当代尖端神经工程的细节，转而详尽考察了早期研究者如何凭借有限的计算能力和材料科学基础，试图赋予人工肢体以“生命力”的艰辛历程。第一部分：机械时代的遗产与局限本部分追溯了从古至今的机械假肢发展脉络，特别是二战后，大量伤残退伍军人催生了对功能性替代件的迫切需求。我们细致研究了早期的肌电假肢（Myoelectric Prosthetics）的原理和局限。这些设备主要依赖于残肢肌肉收缩产生的电信号，但早期的传感器技术和信号处理能力极为原始。当时的系统通常只能实现简单的“开合”动作，缺乏精细的力度反馈和多自由度控制。重点章节将分析这些早期系统在实际应用中遇到的挑战，例如：电池寿命短、驱动器体积庞大、控制信号的信噪比极低，以及最重要的——使用者难以通过意念精确控制复杂的运动序列。我们将考察当时工程师们为了解决这些问题所采用的机械冗余设计和笨拙的电磁控制机制，这些努力虽然是必需的垫脚石，却也清晰地界定了那个时代的科技边界。第二部分：本体感觉的缺席与模拟一个功能完善的仿生肢体，其核心挑战不在于驱动力，而在于感觉的缺失。本书的中间部分集中讨论了早期研究者为弥补本体感觉（Proprioception）和触觉反馈的缺失所做的努力。由于直接的神经接口尚处于理论阶段，早期的尝试多集中于“间接反馈”的设计。我们详尽考察了通过振动单元或压力传感器，将抓握力度信息转化为残肢皮肤上的微弱振动，以期让使用者“感觉”到物体的存在。这些实验往往是基于对人类感觉皮层的粗略理解，效果参差不齐。通过对档案记录和早期临床报告的梳理，我们揭示了早期假肢设计者是如何权衡系统复杂性与用户接受度之间的矛盾。例如，某些设计试图通过机械联动来模拟关节位置反馈，但这种反馈往往是高度直观的，难以适应复杂环境的变化。第三部分：材料科学的早期突破与生物相容性挑战在缺乏先进复合材料的时代，假肢的重量、强度和生物相容性是决定其成败的关键因素。本部分回顾了早期对铝合金、早期塑料聚合物以及皮肤界面材料的研究。重点关注点在于皮肤与支架的接触界面。早期的义肢套筒设计常常导致皮肤刺激、汗液积聚和感染问题。我们分析了当时如何尝试使用皮革、橡胶以及早期的硅胶材料来改善密合度，以及这些材料在长期使用中表现出的老化和结构完整性问题。这些详实的案例研究，揭示了在没有精细模拟和测试手段的情况下，设计人员如何依靠经验和试错法来推进对“人体友好”界面的理解。第四部分：控制系统的萌芽与信号采集的原始性在数字信号处理尚未普及的年代，对生物电信号的采集和解析是极其困难的。本书探讨了早期的肌电信号（EMG）放大和滤波技术。那些笨重的模拟电路，如何在微小的生物电位中区分出有意义的运动指令，同时排除环境噪声和肌肉颤动，是一门艰深的学问。我们详细介绍了早期的“模式识别”尝试——尽管那时的模式识别更多是基于预先设定的、有限的肌肉收缩强度来激活预设动作，而非真正的意图解码。这些早期的“编程”方法，要求使用者进行严格、重复的肌肉训练，以适应机器的“语言”，而非机器适应人体的需求。通过对这些历史案例的审视，我们可以更好地理解后续计算机科学和生物电子学如何彻底改变了控制工程的范式。总结《仿生学的黎明》不是一本关于现代高精度设备的教科书，而是一部对早期先驱者的致敬录。它记录了在技术约束下，科学家和工程师们如何以非凡的毅力和创造力，描绘出人机交互的最初蓝图。本书为理解当前仿生工程的深厚根基提供了历史透镜，清晰地勾勒出从粗糙机械到精妙神经接口的漫长道路上，那些不可或缺的、有时甚至是笨拙的早期步骤。它揭示了仿生学发展史上，那些关于材料、结构和人机沟通的最初、最艰难的探索。