多地形環(huán)境下無拐支撐的新一代步行外骨骼機器人

基于技術的痛點和難點，中國科學技術大學先進技術研究院先進機器人應用工程技術中心在人機混合智能的生機電系統(tǒng)協(xié)調一體化關鍵技術方面取得突破，實現(xiàn)解讀操作主體的行為意圖，穿戴機器人對于周圍環(huán)境感知，通過多源物理量檢測與環(huán)境感知反饋，建立穿戴外骨骼機器人主動認知智能；并綜合人機兩方面認知結果，形成人機協(xié)同混合增強智能，最終實現(xiàn)對可外骨骼機器人的直覺控制。

全方位改進了外骨骼機械設計、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)，可以實現(xiàn)無拐杖輔助下平地行走、跨越障礙、轉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。這將是新一代在無拐杖支撐條件下實現(xiàn)多地形環(huán)境下步行康復外骨骼機器人，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。

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節(jié)，與穿戴者進行很好的貼合。它是目前國內自由度數(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、內收和外展以及外旋和內旋，2個被動自由度分布在踝關節(jié)。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。

新一代步行外骨骼機器人優(yōu)勢

與當前國內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具有以下優(yōu)勢：

1、輕松使用：（1）擬人仿生步態(tài)，按照人體走路模式，實現(xiàn)多地形運動，平地，曲線轉彎、跨越障礙，上下樓梯。（2）在無任何拐杖輔助，穿戴機器人維持穿戴者與機器人整體平衡與重心轉移，輕松行走。

2、穿戴舒適：（1）使用者可獨立穿脫、根據(jù)穿戴者升高調整。（2）適應所有使用者腿部外形，減少骨折、壓瘡等風險。

3、關鍵技術：（1）自適應區(qū)域控制方法：根據(jù)人體意圖調整下肢關節(jié)約束通道，實現(xiàn)不同地形自由切換控制。（2）人機博弈分享控制：感知人體COM位置變化，在安全情況下，機器人柔性順應人體前進速度或者在危險情況下，約束人體前進速度。

科技總是在奔涌向前，隨著國內高校、科研院所、優(yōu)秀企業(yè)等的不斷研究，在不遠的將來一定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，造福普羅大眾。