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(shù)的痛點和難點，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)先進技術(shù)研究院先進機器人應(yīng)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(shè)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(fù)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(fù)外骨骼機器人，推進了我國外骨骼機器人在康復(fù)醫(yī)療行業(yè)的快速發(fā)展。

該款機器人基于仿生學(xué)和人體工程學(xué)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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。