外骨骼机器人的研究现状及发展趋势.docx

邢凯，赵新华，陈炜，侍才洪，郭月，张西正[摘 要] 阐述了外骨骼机器人的研究意义及国内外研究现状，重点介绍了几款具有代表性的外骨骼机器人,并对其基本性能参数进行了分析。详述了当前外骨骼机器人在设计研制过程中的关键技术，其中包括外骨骼机器人的上肢结构设计、传感系统及人机智能控制系统，并列举出对应的典型代表。最后，对外骨骼机器人的发展前景进行了展望。[关 键 词] 外骨骼；机器人；人机结合[中国图书资料分类号] R318；TP242.6 [文 献 标 志 码] A [文 章 编 号] 1003-8868（2015）01-0104-04DOI：10.7687/J.ISSN1003-8868.2015.01.104Research situation and development trend of robot exoskeletonXING Kai1, ZHAO Xin-hua1, CHEN Wei1,2, SHI Cai-hong1，2, GUO Yue1, ZHANG Xi-zheng1,2（1. School of Mechanical Engineering, Tianjin University of Technology, Tianjin 300384, China;2. Institute of Medical Equipment, Academy of Military Medical Sciences, Tianjin 300161, China ）Abstract The significance and research situation of exoskeleton robots at home and abroad are introduced, focusing on several typical exoskeleton robots and the analysis of their basic parameters. The development of key technologies during the study of exoskeleton robots is also introduced, including the upper structure of mechanical design, sensor system and human intelligent control system, then some correspondingly typical models are listed. Finally, the prospect of exoskeleton robots is presented as well. [Chinese Medical Equipment Journal，2015，36（1）：104-107]Key words exoskeleton; robot; human-computer cooperation0引言近 20 a 来，外骨骼机器人作为一款辅助人体康 复的装备得到了广泛的应用。民用领域方面，外骨骼 机器人可以帮助老年人正常行动；医疗领域方面，外 骨骼机器人在辅助残疾人正常生活的同时，也大大 减轻了医务人员的工作压力；军事领域方面，外骨骼 机器人可以提高战场的救援效率，帮助更多的受伤 人员。由于外骨骼机器人在各领域发挥的巨大作用， 使得其发展前景十分广阔[1]。1外骨骼机器人的国内外研究现状目前，大多数国家的科研机构对外骨骼机器人 的研究都处于基础起步阶段，比较领先的国家主要 是美国和日本。法国、俄罗斯、韩国等也在外骨骼机 器人技术上有所建树。而我国对外骨骼机器人领域 的探索比较晚，但随着外骨骼机器人在社会上的需 求量不断增大，我国国家自然科学基金、863 和科技 支撑计划等也逐渐开展了相应的研究[2]。1.1国外的研究现状20 世纪 60 年代，美国通用电气公司首次提出并 开展了关于增强人体机能的增力型外骨骼机器 人的探索。经过不懈努 力，终于研制出最早的 可佩带的单兵装备—哈 迪曼 （Hardiman）（如图1 所示）。这个项目的研 究初衷是为了缓解士兵 因执行负重远距离任务 而产生的疲劳，但是由 于是外骨骼机器人的探图 1 Hardiman 外 骨 骼 机 器 人索初期，它的体积巨大且笨重，安全性不高，未能取得理想的结果[3]。美国加州大学伯克利分校人机工程实验室于2004 年研发出一种下肢外骨骼机器人（Berkeley lower ex－ tremity exoskeleton，BLEEX），如图 2 所示。它包括 1 个背包式的外架、2 条机械腿及相关的液压驱动装 置。其中机械腿的