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1秒变身“钢铁侠”! 中科大先研院团队开发新一代外骨骼机器人

2020-05-12 09:16暂无阅读:1223评论:0

中安在线、中安新闻客户端讯电影《流浪地球》非常火爆,主角们炫酷的装甲设备吸引了很多观众的注意。这些装甲能够承担人体所不能承担的重量,成为主角们大战灾难的好助手。科幻电影《极乐世界》中的主角通过人与机器“合体”技术实现了超越人体极限的目的。

那么,现实中类似的技术到底发展得如何了?

记者从中国科学技术大学先进技术研究院采访获悉,其实科幻片中出现的穿在人身上的设备,在科研领域叫做“外骨骼机器人”。过去很长一段时间,外骨骼在军事、民用以及医疗等领域前景广阔。在军事领域主要用于突破人体力量、速度等方面的身体极限;在工业领域方面,可以增强工人的工作能力;最成熟的应用领域是在医疗康复,主要用于辅助残疾人、老年人以及上肢、下肢无力患者、瘫痪病人等的康复治疗。

从科幻走向现实,往往会夹杂着许多荆棘。但是,想要一秒变身“钢铁侠”,已经并不遥远。近期,中科大先研院李智军教授团队开发多地形环境下无拐支撑的新一代步行外骨骼机器人,推进了我国外骨骼机器人在康复医疗行业的快速发展。

据介绍,该款机器人基于仿生学和人体工程学自主研发的一款智能可穿戴式下肢外骨骼机器人,重约40kg,能够根据不同穿戴者的身高进行调节,与穿戴者进行很好的贴合。它是目前国内自由度数最多的外骨骼机器人,下肢自由度多达10个,其中8个主动自由度,包括膝关节的收缩和伸展,髋关节的收缩和伸展、内收和外展以及外旋和内旋,2个被动自由度分布在踝关节。

此外,该款外骨骼机器人也集成了多种传感器,如足底力传感器、姿态传感器以及绝对值编码器等,通过多传感器信息融合,使得该款外骨骼机器人在运行过程中更加稳定和安全。

与当前国内外研制的各类外骨骼机器人相比,新一代步行外骨骼机器人不仅可以模拟人体走路模式,还能实现无拐杖辅助下平地行走、跨越障碍、转弯以及上下楼梯等场景,帮助穿戴者释放上肢负担,扩大运动范围、增加平衡性和安全性。

“不仅能够提高人们的工作和生活质量,减轻了护理人员的工作量,还能在一定程度上缓解我国护理人员紧缺的状况。”李智军教授团队表示,由于医疗康复机器人直接服务于人民日常生活,它的应用将产生重大的社会影响和社会效益,具有广阔的产业化前景。

据介绍,我国是人口老龄化程度较高的国家,并且正处在快速发展阶段,60岁以上老年人口达2.49亿人,占比17.9%。人口的老龄化问题将很快成为中国面临的前所未有的新挑战。

另据《2018中国卫生健康统计提要》,全国每年死于脑卒中的患者高达196万人,2017年我国城市居民脑卒中病死亡率为126.48/10万,农村居民为157.00/10万,幸存者中70%留有不同程度的永久性残疾。有了这款穿戴式外骨骼机器人,将有效帮助老年人、脑卒中后遗症、残疾人等肢体活动受限的人群恢复正常的肢体运动。

多年来,中科大先研院先进机器人应用工程技术中心(Advanced Robotics Center,ARC)面向国家战略和地方产业需求,结合机器人前沿研究成果,汇集多学科高端人才,与企业、科研院所搭建创新成果转化平台,催生能够形成新产业的前沿技术,提升我国机器人产业源头创新能力。

基于技术的痛点和难点,他们全方位改进了外骨骼机械设计、控制算法和拟人化的步态,攻克关键技术,完成了新一代下肢康复外骨骼机器人自主研发。在不远的将来,随着国内高校、科研院所、优秀企业等的不断研究,还会有更高级智能人机交互、更加灵活舒适运动功能的外骨骼机器人产品投入市场,造福群众生活。(记者顾继月)