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    在今年世界杯上，一位穿戴外骨骼的殘疾人開(kāi)球吸引了全世界的眼球。外骨骼是目前世界上許多國家正在研制的先進(jìn)技術(shù)，除了能夠幫助老人、殘疾人恢復運動(dòng)能力，也可以大幅度增強普通人的體力。在軍事、救援等領(lǐng)域有著(zhù)廣闊的前景。據悉，中科院常州先進(jìn)制造技術(shù)研究所目前也在進(jìn)行外骨骼技術(shù)的研究，他們研制的EXOP-1外骨骼系統開(kāi)始進(jìn)行系統調試，即將進(jìn)入測試階段。而這還并非中國唯一正在進(jìn)行的外骨骼研制項目，目前公開(kāi)報道過(guò)的正在進(jìn)行外骨骼相關(guān)技術(shù)研制的機構還包括中科院合肥智能機械研究所和解放軍南京總醫院。從圖片上來(lái)看，常州先進(jìn)所的這套外骨骼完整性是國內公開(kāi)的外骨骼系統中最高者。

    從系統完整性和先進(jìn)性角度而言，中科院常州先進(jìn)所研制的這套系統是國內目前公開(kāi)同類(lèi)系統中最高的。不過(guò)目前為止這套系統還只包括了腰腿部分，尚未制作輔助手臂運動(dòng)的上肢系統
    今年3月，中科院常州先進(jìn)所科研項目辦公室主任、副研究員陳劍向記者展示了該所正在研制的EXOP-1（認知外骨骼機器人1號）外骨骼機器人。據記者了解，目前研制團隊正在對系統進(jìn)行調試，即將進(jìn)入測試階段。
    被懸掛在先進(jìn)所研究室的這套外骨骼，目前還只有下半身。其主要結構材料為航空鋁合金，在對應穿戴者腰腿位置設有9處固定帶，裝有22個(gè)傳感器， 6個(gè)驅動(dòng)器和1個(gè)控制器，重約20公斤。
    據介紹，穿戴上這套外骨骼后，力量會(huì )有大幅度的提高。“每條腿都有3個(gè)電機，每個(gè)電機對應了腿部的人體的髖關(guān)節、膝關(guān)節和踝關(guān)節，通過(guò)電機，達到給每個(gè)關(guān)節助力的作用。”在系統膝關(guān)節上側，設置了5格檔位，身高1.7米到1.8米的人穿戴可以根據身高自行調節，而鞋子也是特別定制的，每只足底裝了4個(gè)傳感器。

    中科院合肥智能機械所2005年開(kāi)始研制的外骨骼系統原理樣機
    一套外骨骼系統造價(jià)在30萬(wàn)元以?xún)取?月份立項，到搭建本體、做控制程度、傳感器，陳劍和他的團隊相繼攻克了降低機器人重量、電機聯(lián)調和如何準確獲取運動(dòng)意圖等難題，預計本月底試制完成樣品。
    為了向記者展示這套系統的工作方式，在工作人員的幫助下，陳劍先將腳固定在機器人的“腳上”，然后再將小腿、大腿和腰部與機器人固定在一起，打開(kāi)開(kāi)關(guān)后，準備行走。只見(jiàn)陳劍輕輕一抬腿，機器人很快就感知到了這個(gè)動(dòng)作，以幾乎相同的角度屈伸跨步。

    據陳劍介紹，按驅動(dòng)方式分，目前世界上研制的外骨骼機器人有液壓驅動(dòng)、氣動(dòng)驅動(dòng)和電機驅動(dòng)，而他們研制的就是第三種。“就像我剛剛做的動(dòng)作，人要抬腿走路時(shí)，會(huì )產(chǎn)生一個(gè)運動(dòng)趨勢，這個(gè)信號傳達給足底的傳感器，反應到大小腿肌肉，再傳達給控制器和驅動(dòng)器，繼而自動(dòng)設定關(guān)節的旋轉角度，系統本身通過(guò)檢測壓力變化和人體姿態(tài)變化，解讀運動(dòng)意圖，推動(dòng)人體行走，達到相一致的動(dòng)作，這就是機器人的工作原理。”
    而在世界杯亮相的這一套外骨骼機器人系統，由加州伯克利分校研制。先進(jìn)所助理研究員王玉成博士分析，巴西這套外骨骼的工作原理，和他們研究的有所不同。

    它是通過(guò)一個(gè)頭盔，監測截癱患者的大腦神經(jīng)信號，信號將傳輸給外骨骼機器人系統，系統根據患者的意念展開(kāi)行動(dòng)，從而實(shí)現站立、行走。“但是，這種信號傳遞方式，有諸多的不穩定性，因為腦電識別的動(dòng)作也是有限的。”
“在美國，外骨骼機器人通過(guò)不斷調整功能，成為可以多功能地輔助人體機能的系統。”陳劍告訴記者，當時(shí)外骨骼的運用主要分為兩類(lèi)，一類(lèi)是軍用，以負重為主，另一類(lèi)是商用，全身性地以增強人體功能。
    事實(shí)上，在民用領(lǐng)域，外骨骼機器人也可以廣泛應用于登山、旅游、消防、救災等需要背負沉重的物資、裝備而車(chē)輛又無(wú)法使用的情況。
    而陳劍團隊研制的，屬于助力負重型的機器人。陳劍比了個(gè)形象的概念：假如你要負重200斤的東西，穿上外骨骼機器人，這件事情就變得輕而易舉。“其中80%的重量都能通過(guò)機器人助力。”
    EXOP-1計劃承受負重70公斤，其中助力功預計達到70%以上，目前已有多地消防公安部門(mén)有預訂意向。“我們設計的外骨骼是給正常人穿戴的，可以運用在消防救火上，幫助消防員負重滅火物資。”
    目前，他們團隊的第二代認知外骨骼機器人也已經(jīng)在研制中，相比第一代，從系統到助力功效，將有更大的提升。“高樓大廈著(zhù)火，穿著(zhù)外骨骼的‘鋼鐵蜘蛛人’去滅火，或者在災區，一拳打穿墻體救人，也不是沒(méi)有可能。”

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