1秒變身“鋼鐵俠”!中科大先研院團隊開發(fā)新一代外骨骼機器人

訪問次數(shù): 914        作者: ahjgbzw                發(fā)布時間:2020-05-12

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    中安在線、中安新聞客戶端訊 電影《流浪地球》非?;鸨?,主角們炫酷的裝甲設備吸引了很多觀眾的注意。這些裝甲能夠承擔人體所不能承擔的重量,成為主角們大戰(zhàn)災難的好助手。科幻電影《極樂世界》中的主角通過人與機器“合體”技術實現(xiàn)了超越人體極限的目的。

  那么,現(xiàn)實中類似的技術到底發(fā)展得如何了?

  記者從中國科學技術大學先進技術研究院采訪獲悉,其實科幻片中出現(xiàn)的穿在人身上的設備,在科研領域叫做“外骨骼機器人”。過去很長一段時間,外骨骼在軍事、民用以及醫(yī)療等領域前景廣闊。在軍事領域主要用于突破人體力量、速度等方面的身體極限;在工業(yè)領域方面,可以增強工人的工作能力;最成熟的應用領域是在醫(yī)療康復,主要用于輔助殘疾人、老年人以及上肢、下肢無力患者、癱瘓病人等的康復治療。

  從科幻走向現(xiàn)實,往往會夾雜著許多荊棘。但是,想要一秒變身“鋼鐵俠”,已經(jīng)并不遙遠。近期,中科大先研院李智軍教授團隊開發(fā)多地形環(huán)境下無拐支撐的新一代步行外骨骼機器人,推進了我國外骨骼機器人在康復醫(yī)療行業(yè)的快速發(fā)展。

  據(jù)介紹,該款機器人基于仿生學和人體工程學自主研發(fā)的一款智能可穿戴式下肢外骨骼機器人,重約40kg,能夠根據(jù)不同穿戴者的身高進行調(diào)節(jié),與穿戴者進行很好的貼合。它是目前國內(nèi)自由度數(shù)最多的外骨骼機器人,下肢自由度多達10個,其中8個主動自由度,包括膝關節(jié)的收縮和伸展,髖關節(jié)的收縮和伸展、內(nèi)收和外展以及外旋和內(nèi)旋,2個被動自由度分布在踝關節(jié)。

  此外,該款外骨骼機器人也集成了多種傳感器,如足底力傳感器、姿態(tài)傳感器以及絕對值編碼器等,通過多傳感器信息融合,使得該款外骨骼機器人在運行過程中更加穩(wěn)定和安全。

  與當前國內(nèi)外研制的各類外骨骼機器人相比,新一代步行外骨骼機器人不僅可以模擬人體走路模式,還能實現(xiàn)無拐杖輔助下平地行走、跨越障礙、轉(zhuǎn)彎以及上下樓梯等場景,幫助穿戴者釋放上肢負擔,擴大運動范圍、增加平衡性和安全性。

  “不僅能夠提高人們的工作和生活質(zhì)量,減輕了護理人員的工作量,還能在一定程度上緩解我國護理人員緊缺的狀況。”李智軍教授團隊表示,由于醫(yī)療康復機器人直接服務于人民日常生活,它的應用將產(chǎn)生重大的社會影響和社會效益,具有廣闊的產(chǎn)業(yè)化前景。

  據(jù)介紹,我國是人口老齡化程度較高的國家,并且正處在快速發(fā)展階段,60歲以上老年人口達2.49億人,占比17.9%。人口的老齡化問題將很快成為中國面臨的前所未有的新挑戰(zhàn)。

  另據(jù)《2018中國衛(wèi)生健康統(tǒng)計提要》,全國每年死于腦卒中的患者高達196萬人,2017年我國城市居民腦卒中病死亡率為126.48/10萬,農(nóng)村居民為157.00/10萬,幸存者中70%留有不同程度的永久性殘疾。有了這款穿戴式外骨骼機器人,將有效幫助老年人、腦卒中后遺癥、殘疾人等肢體活動受限的人群恢復正常的肢體運動。

  多年來,中科大先研院先進機器人應用工程技術中心(Advanced Robotics Center,ARC)面向國家戰(zhàn)略和地方產(chǎn)業(yè)需求,結(jié)合機器人前沿研究成果,匯集多學科高端人才,與企業(yè)、科研院所搭建創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化平臺,催生能夠形成新產(chǎn)業(yè)的前沿技術,提升我國機器人產(chǎn)業(yè)源頭創(chuàng)新能力。

  基于技術的痛點和難點,他們?nèi)轿桓倪M了外骨骼機械設計、控制算法和擬人化的步態(tài),攻克關鍵技術,完成了新一代下肢康復外骨骼機器人自主研發(fā)。在不遠的將來,隨著國內(nèi)高校、科研院所、優(yōu)秀企業(yè)等的不斷研究,還會有更高級智能人機交互、更加靈活舒適運動功能的外骨骼機器人產(chǎn)品投入市場,造福群眾生活。(記者 顧繼月)

 

    信息來源:中安在線