【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(guó)內(nèi)外相關(guān)研究團(tuán)隊(duì)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(yùn)動(dòng)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(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所機(jī)器人學(xué)研究室科研團(tuán)隊(duì)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(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)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(jì)，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(duì)性的輔助。
 

　　以往柔性外骨骼常用單個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單一方向運(yùn)動(dòng)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(shí)復(fù)用策略，通過電機(jī)正反轉(zhuǎn)分別驅(qū)動(dòng)同一關(guān)節(jié)兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，實(shí)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(shí)保證了充足的輸出能力。
 

　　科研團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下系統(tǒng)評(píng)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(cè)量?jī)艉粑x，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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該柔性下肢外骨骼機(jī)器人在單獨(dú)或協(xié)同助力髖、踝關(guān)節(jié)時(shí)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(shì)，并能在多種配置下有效輔助步行運(yùn)動(dòng)。
 

　　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(dòng)化與控制系統(tǒng)領(lǐng)域期刊IEEE Transactions on Automation Science and Engineering，沈陽(yáng)自動(dòng)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(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目和中國(guó)博士后科學(xué)基金會(huì)項(xiàng)目的支持。(機(jī)器人學(xué)研究室)