我国第四代外骨骼机器人及其中的传感器运用
外骨骼机器人的研发，是机械结构、医学、人因工程学、计算机技术等多学科领域的高度交叉融合。目前，我国是继美国、以色列、日本之后，第四个成功研发外骨骼机器人的国家。2011年，电子科技大学机器人研究中心执行主任程洪团队开始研发第四代外骨骼机器人，8年来，程洪团队从零开始，仅用5年时间就实现了外骨骼机器人在病人身上的穿戴测试。目前，100多位截瘫患者通过穿戴该团队研发的外骨骼机器人，实现站立行走。
这款红白相间的“钢铁侠”，便是我国研发的第四代外骨骼机器人。资料图
在电子科技大学机器人研究中心可以看到，第四代外骨骼机器人采用航空铝材料，高约1米、重约23公斤，从上至下有6个关节、7个传感器。使用者穿戴时，通过胸部、腹部、腿部的绑带将其穿在身上，并将一双拐杖套在双臂上。
当行动时，腰部传感器通过测试使用者的上肢倾斜度、倾斜加速度感知人体运动意图，把信息传递给计算机，然后通过控制模块向机器人传达指令，实现电驱关节、智能鞋、腰部支撑及绑缚附件的运转，辅助使用者行动。在向前迈步时，使用者的腿、脚被电驱关节、智能鞋缓缓抬起，拐杖及时配合完成行走动作。
研发团队介绍说，相对于前几代外骨骼机器人，第四代可以通过智能鞋及其他传感器，自动识别并规划步态，完成楼梯的上下，行走更快、更流畅。同时，借助人工智能算法，让外骨骼自动识别穿戴者意图，人机交互更连贯、自然。
但第四代外骨骼机器人的使用对象也有限制。比如，当使用者穿戴外骨骼机器人行走时，下半身会有种在空中跳起的悬空失重感，需要借助拐杖来保持身体平衡。因需要手臂力量支撑配合，第四代帮助的是损伤部位在胸椎T6区及以下的瘫痪者。
研发团队透露，他们正在研发的第五代外骨骼机器人，将实现用大脑意识控制外骨骼机器人执行指令，这意味着损伤部位在胸椎T6区以上的残疾人也有望重新实现直立行走，这将是人工智能领域的又一重大突破。
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Mark
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