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多地形環(huán)境下無拐支撐的新一代步行外骨骼機器人

來源:CAAI認知系統(tǒng)與信息處理專委會     編輯:創(chuàng)澤   時間:2020/5/10   主題:其他 [加盟]

基于技術(shù)的痛點和難點,中國科學技術(shù)大學先進技術(shù)研究院先進機器人應用工程技術(shù)中心在人機混合智能的生機電系統(tǒng)協(xié)調(diào)一體化關(guān)鍵技術(shù)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(jié)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(guān)鍵技術(shù),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(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。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(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(guān)節(jié)的收縮和伸展,髖關(guān)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(guān)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(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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(diào)整。(2)適應所有使用者腿部外形,減少骨折、壓瘡等風險。

3、關(guān)鍵技術(shù):(1)自適應區(qū)域控制方法:根據(jù)人體意圖調(diào)整下肢關(guān)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(nèi)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。





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