工程科学前沿讲坛：加拿大女王大学Li Qingguo教授学术讲座

Wearable Biomechanical Devices: from Energy Harvesting to Improving Walking Efficiency

主讲人 : Prof. Li Qingguo

步行是一项日常活动，需要消耗大量能量。为减少步行的代谢成本，已经开发出多种外骨骼。外骨骼开发有两种流行的方法：1）通过主动装置增加能量，以辅助同心肌肉收缩；2）利用被动机制在不同的步态阶段（或关节之间）转移能量，以辅助等长肌肉收缩。与外骨骼开发平行，我们最近的工作聚焦于生物力学能量收集，旨在在日常活动中从用户身上提取能量并产生电力。尽管能量收集器的设计旨在以最小的用户努力生成电力，而外骨骼则旨在提高步行效率，但它们在人与设备的交互和设备设计上有相似之处。这种理解促使我们提出了一种新的步行辅助理念——在步态周期的摆动阶段移除能量，以辅助肌肉的偏心收缩。

为此，Li Qingguo教授及其团队开发了一种能量移除外骨骼，能够辅助腿后肌肉的偏心收缩，并同时产生电力。这种在用户身上移除能量的能力，同时产生电力，表明采用这种辅助技术的设备可以自我供电，延长其操作寿命并实现自适应控制。他们的工作直接证实了能量移除外骨骼的辅助特性在步行代谢成本降低中的时机和幅度是重要因素，同时证明，在终末摆动阶段的适度辅助对降低代谢成本至关重要。这一工作提升了对步行时与外骨骼之间复杂的人机交互的理解，以及支配人类步态和步行能量学的一般原则。

在本次讲座中，Li Qingguo教授将讨论在能量收集和步行辅助外骨骼方面的工作，以提供对设备设计、控制和评估的见解，通过人体实验展示理解用户与设备之间的交互和人类生物力学在外骨骼设计中的重要性。

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主讲人简介：

Li Qingguo教授于2006年在加拿大不列颠哥伦比亚省本拿比的西门菲莎大学（SFU）工程学院获得机器人学博士学位。2005年至2008年，他在SFU的运动学学院从事博士后研究。2009年，Li Qingguo加入加拿大安大略省金斯顿的女王大学，目前是斯密斯工程学院机械与材料工程系的全职教授。他担任机械与材料工程系的副主任，以及硕士项目主席。

Li Qingguo的研究活动集中在可穿戴机器人和人类运动监测传感器、人类增强和伤害预防应用方面。Li Qingguo在高影响力期刊上发表了超过60篇论文，其中两篇在《科学》杂志上发表。Li Qingguo持有多项美国和加拿大专利，并共同创立了一家能源收集和外骨骼公司——生物动力公司（Bionic Power Inc.）。Li Qingguo曾于2015年至2016年担任中国浙江大学访问教授，并于2023年至2024年担任印度鲁尔基印度理工学院的访问教授。2006年，Li Qingguo获得加拿大总督金奖。