可动外骨骼国内外研究现状和发展趋势(2)
时间:2018-03-21 09:49 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
此外，日本北海道大学的研究人员正在人体为腰背部位研制一个动力辅助装置[8]。该设备附着在大腿和躯干，采用肌电传感器来控制它的电动马达。其他各种活动矫形器也在开发，如气动肌肉驱动脚踝矫形[9]。 由于国内在下肢外骨骼机器人领域的研究相对较晚，现在还处在基础研究阶段，但技术发展十分迅速。其中以清华大学、浙江大学、哈尔滨工业大学、南京理工大学、西安交通大学等科研机构的技术最为成熟，目前已经取得了一定的科研成果。浙江大学研制出了一种新型的可穿戴式下肢外骨骼装置，该外骨骼采用气压驱动系统，它的每条腿都有8个自由度（髋关节与踝关节各3个自由度，膝关节1个，脚掌1个）；由哈尔滨工业大学研究开发的下肢康复助力装置，通过助行行走机构和抬升机构装置，使病人在无他人帮助的情况下就能进行康复训练。2002年12月，由北京理工大学等科研单位承担的国家863项目“仿人机器人技术与系统”获得了巨大成果，该项目在很多方面实现了重大突破，这标志着我国外骨骼机器人的研究技术已经逐渐成熟，踏入了世界行列[10]。 1．3 外骨骼需要解决的问题及发展趋势 现有的下肢外骨骼机器人主要存在的问题有：一般的外骨骼机器人体积大、重量大、噪声大；与操作者的步态也不能完全吻合；对地面的适应能力以及运动的灵活性不足；能源的重量较大而且供能时间不够持久。因此，未来下肢外骨骼的发展主要呈现出以下几个趋势[11]： 下肢外骨骼应具有很强的学习能力 人类的走姿存在着个体差异，而且根据不同的路况下，行走动作也是不同的，所以想要使用一种模式来预测行走过程是十分困难的。因此，人体助力装置未来发展最为重要的一个趋势就是：外骨骼要具有很强的学习能力，也就是对于不同的操作者，外骨骼能够快速的模拟出一套与操作者行走习惯配套的运动模式。 下肢外骨骼要轻便高效 为了使外骨骼机器人具有更广的应用范围，我们应尽量选择强度较高、质量较小的材料，此外外骨骼机器人应该具有高度的可穿戴性和灵活性，而且不能限制或干涉操作者的运动。另外外骨骼机器人携带的能源必须轻便、高效，能文持外骨骼机器人长时间运动。 下肢外骨骼必须安全可靠 安全第一是所有产品的设计准则，只有安全可靠的外骨骼产品才能够适应各种使用环境，才能被人们放心的使用。 另外，便携式能源、控制方法、结构设计等也是外骨骼设计的关键技术，高效率便携式能源可以保证外骨骼可以在户外长时间工作；合理的控制方法，可以根据人体的运动，预测人体接下来的动作趋势；合理的机构可以使操作者更好的掌控外骨骼。 (责任编辑：qin) |