山东先进院人机智能协同研究中心成功研发出符合人体肢体搬运规律的刚柔结合助力外骨骼

山东先进院人机智能协同研究中心成功研发出符合人体肢体搬运规律的刚柔结合助力外骨骼

时间:2021-09-02   文本大小:【 |  | 】  【打印

外骨骼机器人是近年兴起的一种新型的可穿戴机器人,穿戴者和外骨骼机器人需要融为一体进而辅助工作,理想状态下外骨骼机器人就像是我们身体内的骨骼一样提供支撑及力量,通过与人体交互实现辅助或替代肢体运动的功能,可广泛应用于军事、医疗及物流等领域,具有巨大的应用前景。据测算,未来这一市场将达到千亿级容量。

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自新冠肺炎疫情爆发以来,国内物流行业带来巨大压力,大量救助物资需配送到急需地区,工作人员无法实现长时间重载荷的搬运,尤其在偏远山区,任务重时间紧,体力下降大,则急需研究可穿戴的辅助增强型的上肢外骨骼装置。上肢外骨骼作为一种人体上肢力量增强型装置,可降低工作人员在搬运时的能量消耗,提高工作效率并减轻长时间重载荷工作对人体造成的损伤;在医疗行业上肢外骨骼可以作为辅助上肢伤残患者进行康复训练或实现上肢功能替代,上肢功能障碍患者恢复能力,改善患者生活质量。从军事层面来看,我国陆地边境线最长,边境地区环境恶劣,物资转运难度大,可通过力量增强型上肢外骨骼,增强士兵肢体力量,提高转运效率,有效保障物资供应,对提高士兵作战能力具有重要意义。

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山东先进院人机智能协同研究中心针对搬运场景下肢体助力,研发出符合人体肢体搬运规律的刚柔结合助力外骨骼。轻质系统保证穿戴性的同时,柔性主动驱动与跟随提高助力效率,有效的解决了复杂搬运场景中,人工人工装卸、承受负荷大、效率低、易受伤的难点与痛点。

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该研究通过动作捕捉系统采集人体搬运动作信息,基于机器学习算法探究差异化场景下运动信息特征,结合人体工程工程学提出一种刚柔结合助力上肢外骨骼设计方法;通过多模传感器信息融合及速度、重量动态适应的学习人类主动助力智能控制策略,通过多模传感器实时感知和分析穿戴者运动意图和运动状态,利用双向人机的互适应控制方法,提高控制的实时性,实现柔性驱动与上肢运动规律高度一致,促进具有实用价值的上肢外骨骼研究。为穿戴性舒适、助力效率高、系统轻量化的柔性高效助力外骨骼提供理论与方法支持。

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此外,山东先进院人机智能协同研究中心还致力于巡逻用刚柔结合外骨骼系统、腰部搬运助力外骨骼机器人、刚柔并济智能外骨骼机器人等多类型外骨骼机器人的研发,多项技术填补国内空白,相关的研究成果斩获多项国家省部奖励。