【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】外骨骼機(jī)器人在下肢功能重建與助行方面具有廣泛的應(yīng)用前景。隨著康復(fù)目標(biāo)從“重獲行走”向著“更自然、更日常、更貼身”發(fā)展，國內(nèi)外相關(guān)研究團(tuán)隊正在積極探索如何在保留人體關(guān)節(jié)自由度的基礎(chǔ)上，提供更加貼合人體運動規(guī)律的功能輔助。
 

　　柔性外骨骼機(jī)器人系統(tǒng)：(A)系統(tǒng)構(gòu)型與關(guān)鍵部件(B)柔性穿戴本體(C)模塊化輔助配置(D)雙向線輪執(zhí)行器

 

　　近日，中國科學(xué)院沈陽自動化研究所機(jī)器人學(xué)研究室科研團(tuán)隊研制了一種模塊化柔性下肢外骨骼機(jī)器人。其中，外骨骼柔性穿戴本體由皮革和織物等柔性材料制成，通過磁吸扣和BOA旋鈕等快速調(diào)節(jié)裝置實現(xiàn)簡易穿戴與松緊調(diào)節(jié)。柔性本體還采用了模塊化的設(shè)計，支持單側(cè)踝、單側(cè)髖、同側(cè)髖踝、異側(cè)髖踝四種輔助配置，可以根據(jù)使用者需求提供針對性的輔助。
 

　　以往柔性外骨骼常用單個電機(jī)驅(qū)動單一方向運動助力，這款外骨骼機(jī)器人以雙向線輪執(zhí)行器產(chǎn)生輔助力，采用分時復(fù)用策略，通過電機(jī)正反轉(zhuǎn)分別驅(qū)動同一關(guān)節(jié)兩個方向的運動，實現(xiàn)屈/伸(髖)或跖/背屈(踝)的雙向助力，在降低硬件復(fù)雜度的同時保證了充足的輸出能力。
 

　　科研團(tuán)隊在實驗室環(huán)境下系統(tǒng)評估了模塊化柔性外骨骼機(jī)器人在不同輔助配置下的表現(xiàn)。10名健康受試者佩戴便攜式氣體分析儀以測量凈呼吸代謝，并在目標(biāo)肌肉布置表面肌電電極以量化肌肉激活度水平。實驗結(jié)果表明，該柔性下肢外骨骼機(jī)器人在單獨或協(xié)同助力髖、踝關(guān)節(jié)時均表現(xiàn)出可靠的輔助效果，凸顯其多構(gòu)型適配與模塊化優(yōu)勢，并能在多種配置下有效輔助步行運動。
 

　　該研究以Modular Soft Exoskeleton Design and Control for Assisting Movements in Multiple Lower Limb Joint Configurations為題發(fā)表于自動化與控制系統(tǒng)領(lǐng)域期刊IEEE Transactions on Automation Science and Engineering，沈陽自動化所副研究員張弼為該論文第一作者，談曉偉副研究員、趙新剛研究員為通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金項目和中國博士后科學(xué)基金會項目的支持。(機(jī)器人學(xué)研究室)