几种外骨骼机器人技术详解

1、几种外骨骼机器人技术详解几种外骨骼机器人技术详解第1页外骨骼机器人2外骨骼机器人：将人智力和机器人“体力”完美结合，在助力、助老、助残及军事领域有辽阔应用前景几种外骨骼机器人技术详解第2页BLEEX外骨骼机器人- 研发背景加州大学伯克利分校于年在美国国防部“增强人体机能外骨骼”(EHPA)项目标资助下，研制一个机器骨骼。未来士兵佩戴外骨骼机器人后，将成为一名超级士兵，可携载更多武器装备，火力威力增强，防护水平提升，同时可克服任何障碍，高速前进，不会产生疲劳感。年进行外骨骼（BLEEX）样机试验测试。科幻中超级战士佩戴BLEEX士兵几种外骨骼机器人技术详解第3页BLEEX外骨骼- 技术指标BLE

2、EX有两个动力拟人腿，单腿有7DOF（髋关节3DOF，膝关节1DOF，踝关节3DOF）连杆采取轻质钛合金材料混合液动电动能量供给单元，能源可维持20h连续工作直线液压驱动（小巧/轻质/大力）自重38kg，最大负载37kg，最大负载步行速度0.9m/s，无负载步行速度1.3m/s几种外骨骼机器人技术详解第4页BLEEX外骨骼- 关键技术拟人化结构设计技术人步行时最大值BLEEX最大值男性军人平均最大值踝关节弯曲14.14535踝关节伸展20.64538踝关节外展无效2023踝关节内收无效2024膝关节弯曲73.5121159髋关节弯曲32.2121125髋关节伸展22.510无效髋关节外展7.9

3、1653髋关节内收6.41631外侧完全旋转13.23573内侧完全旋转1.63566几种外骨骼机器人技术详解第5页BLEEX外骨骼- 关键技术BLEEX关节与人下肢关节匹配，连杆长度可调几种外骨骼机器人技术详解第6页BLEEX外骨骼- 关键技术BLEEX受驱动关节都装有航空轴承，克服偏轴距和摩擦力影响，保持小断面、无间隙和低摩擦特征。BLEEX每条腿装有40多个不一样类型传感器，实时获取运动及力等信息。几种外骨骼机器人技术详解第7页BLEEX外骨骼- 关键技术依据传感器信息，基于最小化人机交互作用设计控制策略，控制BLEEX伴随人体运动，确保了人体运动安全、自由。几种外骨骼机器人技术详解第8

4、页BLEEX外骨骼- 关键技术混合能量供给单元，液压驱动关节运动，电源供给传感、计算和控制系统；电路采取高速同时环状网络拓扑结构，确保数据采集、处理实时性。几种外骨骼机器人技术详解第9页BLEEX外骨骼技术拓展为市场化BLEXX技术成立Berkely Bionics企业，研发了第二代军用外骨骼ExoHiker和ExoClimberExoHikerExoClimber为大负载，长时工作设计自重14kg，负载68kg佩戴1磅电池，以4km/h速度，行进70km噪声微小穿戴后不妨碍驾驶车辆除了大负载和长时特征，能够快速上下台阶/斜坡自重22kg，负载68kg佩戴1磅电池，在最大负载条件下，最少爬18

5、3m斜坡噪声类似一台办公打印机几种外骨骼机器人技术详解第10页BLEEX外骨骼技术拓展Berkely Bionics企业于年研发了第三代军用外骨骼HULCHULC使用者可灵活进行下蹲、匍伏和上肢举重自重24kg，最大负载90kg，适用身高1.62m至1.87m使用者，使用者30s内能够脱下连续最大速度11km/h，暴发速度16km/h8块锂电池可供HULC工作96小时几种外骨骼机器人技术详解第11页HAL外骨骼机器人- 研发意义伴随老年人口增多，助老成为许多国家面临关键社会问题提升肢体残疾患者自主生活/工作能力一直是全世界助残事业重点增强体力劳动者劳动能力，辅助劳动者在危险环境（如地震灾区）中

6、尽快完成繁重劳动HAL外骨骼机器人意在辅助体弱或运动不便人群正常运动；并能增强劳动者体力，提升劳动者工作效率几种外骨骼机器人技术详解第12页HAL外骨骼机器人- 研发历程HAL（Hybrid Assistive Limb）由山海嘉之教授创建Cyberdyne企业研制。HAL-5于年亮相爱知世博会，并获最正确创造奖，年已经有130多家医疗机构使用，年成为世界上首个取得全球安全认证外骨骼机器人。几种外骨骼机器人技术详解第13页HAL外骨骼机器人- 技术指标HAL-5是全身型外骨骼系统，高1.6m，重约23kg，下肢约15kg全身共26DOF，每条腿有8DOF充电电池，工作电压100V连续工作时间2

7、小时40分实现站、坐、走、蹲及上下台阶等运动最大负载70kg行走速度可到达4km/h使用前，需要30分钟训练几种外骨骼机器人技术详解第14页HAL外骨骼机器人- 关键技术电机驱动各个运动关节，HAL包含EMG电极、足底压力传感器、编码器等各种统计人机运动状态传感器，信息传输到中央处理器进行分析处理。几种外骨骼机器人技术详解第15页HAL外骨骼机器人- 关键技术HAL经过捕捉激发人体运动神经电信号（肌电信号）识他人运动意图，基于运动意图实现自主控制。几种外骨骼机器人技术详解第16页HAL外骨骼机器人- 关键技术HAL基于人体运动步态分析，记忆使用者运动特征作为参考值，控制外骨骼实现平滑运动。几种

8、外骨骼机器人技术详解第17页HAL外骨骼机器人- 关键技术HAL双控制系统设计步态参考模型运动意图预计几种外骨骼机器人技术详解第18页HAL外骨骼机器人- 应用实例HAL辅助残疾患者进行康复训练，提升患者训练自主性，提升康复效率，到年，已经有160套HAL外骨骼在医疗机构应用于康复训练测试。几种外骨骼机器人技术详解第19页HAL外骨骼机器人- 应用实例HAL最新产品应用于福岛核电站清理工作，外骨骼能够预防核辐射，极大提升工作效率几种外骨骼机器人技术详解第20页HAL外骨骼机器人- 市场分析HAL康复设备已于年市场化，当前仅在日本向公共机构出租，租金每个月US$。产品于年取得了全球安全认证，将投入批量化生产，预计前期每年产量500800套，前期仍以出租方式投入市场，对其它国家出租价格每个月US$1300US$3900。因为有巨大市场需求，市场效益十分可观。几种外骨骼机器人技术详解第21页外骨骼机器人- 关键技术外骨骼机器人技术是融合传感、控制、信息、融合、移动计算,为作为操作者人提供一个可穿戴机械机构综合技术，关键个别包含以下几个方面：1、结构材料：外骨骼必须用坚韧、轻质且有弹性复合材料制成。2、能量源：外骨骼能量必须