【摘要】:一般来说,外骨骼需要充分考虑人体工程学,同时通过新材料以及新概念加工方式的运用,来减少外骨骼系统本身的重量。为了实现对人体力量的强化,部分外骨骼系统还会使用关节电机或液压系统进行主动驱动,提高人体的力量。如何结合新技术,推动外骨骼的实用化发展,是目前科研工作者所努力的方向。
外骨骼技术,也可称之为可穿戴机器人技术,结合人机工程、机械设计、电力系统、软件控制等技术,实现装置对人体机能的增强。外骨骼系统能够跟随人体进行灵活的运动,根据设计目标的不同,还可以起到人体防护、武器控制、姿态辅助以及减缓运动疲劳等功能。不同于传统的机器人技术,外骨骼需要与人体密切接触,因而对结构设计以及运动控制提出了更高的要求。一般来说,外骨骼需要充分考虑人体工程学,同时通过新材料以及新概念加工方式的运用,来减少外骨骼系统本身的重量。为了实现对人体力量的强化,部分外骨骼系统还会使用关节电机或液压系统进行主动驱动,提高人体的力量。由于外骨骼需要与人体进行跟随运动,所以对人体运动状态的感知也成了外骨骼系统研究中的重点之一,包括对人体的运动自由度进行建模,建立步态模型等。传统方法中为了实现外骨骼的跟随,通常在外骨骼关节处有力矩传感器,在与人体接触的位置设置压力传感器,并对运功过程进行预测。随着对人体神经信号的研究,越来越多的外骨骼系统也开始利用肌电及脑电信号对人体运动进行判断,结合人工神经网络等实现更准确的预测。
外骨骼的概念在各种科幻作品中就有所体现,近年来随着材料科学以及信息科学的进步,外骨骼的研究也越来越得到重视,同时医学领域的需求使得外骨骼也逐渐进入市场化过程,很多商业公司已经开发出用作医疗康复以及步态矫正的外骨骼机器人,尤其是下肢机器人。在军事领域,虽然已经有大量的原型设计,但受限于材料、能量密度以及功能设计等,离实用的外骨骼系统还有较大的距离。如何结合新技术,推动外骨骼的实用化发展,是目前科研工作者所努力的方向。(www.xing528.com)
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