山東先進院人機智能協同研究中心成功研發出符合人體肢體搬運規律的剛柔結合助力外骨骼

山東先進院人機智能協同研究中心成功研發出符合人體肢體搬運規律的剛柔結合助力外骨骼

時間:2021-09-02   文本大?。骸?a href="javascript:doZoom(16)">大 |  | 】  【打印

外骨骼機器人是近年興起的一種新型的可穿戴機器人,穿戴者和外骨骼機器人需要融為一體進而輔助工作,理想狀態下外骨骼機器人就像是我們身體內的骨骼一樣提供支撐及力量,通過與人體交互實現輔助或替代肢體運動的功能,可廣泛應用于軍事、醫療及物流等領域,具有巨大的應用前景。據測算,未來這一市場將達到千億級容量。

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自新冠肺炎疫情爆發以來,國內物流行業帶來巨大壓力,大量救助物資需配送到急需地區,工作人員無法實現長時間重載荷的搬運,尤其在偏遠山區,任務重時間緊,體力下降大,則急需研究可穿戴的輔助增強型的上肢外骨骼裝置。上肢外骨骼作為一種人體上肢力量增強型裝置,可降低工作人員在搬運時的能量消耗,提高工作效率并減輕長時間重載荷工作對人體造成的損傷;在醫療行業上肢外骨骼可以作為輔助上肢傷殘患者進行康復訓練或實現上肢功能替代,上肢功能障礙患者恢復能力,改善患者生活質量。從軍事層面來看,我國陸地邊境線最長,邊境地區環境惡劣,物資轉運難度大,可通過力量增強型上肢外骨骼,增強士兵肢體力量,提高轉運效率,有效保障物資供應,對提高士兵作戰能力具有重要意義。

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山東先進院人機智能協同研究中心針對搬運場景下肢體助力,研發出符合人體肢體搬運規律的剛柔結合助力外骨骼。輕質系統保證穿戴性的同時,柔性主動驅動與跟隨提高助力效率,有效的解決了復雜搬運場景中,人工人工裝卸、承受負荷大、效率低、易受傷的難點與痛點。

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該研究通過動作捕捉系統采集人體搬運動作信息,基于機器學習算法探究差異化場景下運動信息特征,結合人體工程工程學提出一種剛柔結合助力上肢外骨骼設計方法;通過多模傳感器信息融合及速度、重量動態適應的學習人類主動助力智能控制策略,通過多模傳感器實時感知和分析穿戴者運動意圖和運動狀態,利用雙向人機的互適應控制方法,提高控制的實時性,實現柔性驅動與上肢運動規律高度一致,促進具有實用價值的上肢外骨骼研究。為穿戴性舒適、助力效率高、系統輕量化的柔性高效助力外骨骼提供理論與方法支持。

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此外,山東先進院人機智能協同研究中心還致力于巡邏用剛柔結合外骨骼系統、腰部搬運助力外骨骼機器人、剛柔并濟智能外骨骼機器人等多類型外骨骼機器人的研發,多項技術填補國內空白,相關的研究成果斬獲多項國家省部獎勵。



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