军用碳纤维穿戴式外骨骼机器人的应用现状

  江苏博实科技:外骨骼机器人是一种将人的智力与机械的力量融为一体的机电系统,靠人的智慧来控制机器人,发挥机器人能量动力的优势,从而帮助人类完成自身无法完成的任务。外骨骼机器人集传感、控制、信息耦合、移动计算等机器人技术为一体,为人类提供了身体支撑、保护与助力,因此在医疗军事、工业等领域都有着广泛应用。
碳纤维外骨骼机器人
 
  一、国外研究现状
 
  2002年日本筑波大学研发了一款穿戴型外骨骼机器人-HAL。该外骨骼机器人的设计初衷是帮助年迈者以及残疾人进行康复运动,从而达到正常行走的目的。经过多年的发展,该产品已经发展到第5代产品HAL-5。该外骨骼机器人拟人化的上肢机械结构包覆在人体双臂外侧,可以增强人体上肢力量,辅助人手完成很多动作。HAL-5的总质量约为15 kg,但是它的整个系统可以承受140-220 kg的质量。HAL-5系统装备了传感器,通过检测肌电信号、压力信号以及关节角度信号,经过信息处理,完成整个外骨骼的控制。HAL-5将驱动装置、测量装置、动力装置等全部都集成在背包中,集成程度较高,使整个装备紧凑方便,更好地辅助了穿戴者的运动。
 
HULC碳纤维外骨骼机器人
  HULC是洛克希德·马丁公司与加州大学伯克利分校联合研制的全身外骨骼机器人,是能够模仿人体结构特点设计的外穿型机械骨骼。HULC的质量约为32kg,采用模块化的设计理念,可以针对某个功能模块而不是整体进行重新设计和升级。HULC机械腿采用仿生学设计,每条机械腿包含髋关节膝关节踝关节,在人体行走主要自由度配备液压驱动装置,模拟人体肌肉伸缩,机械腿的结构设计上更加完美贴合人体骨骼结构,满足了士兵对灵活机动性和稳定支撑性的需求。HULC的上肢外骨骼结构采用非拟人化设计。相比于拟人化上肢外骨骼需要驱动肩部和肘部关节,HULC只需要驱动肩部关节,结构上得到了很大程度的简化,且功耗更低,增加了外骨骼的续航能力。
 
  二、国内研究现状
 
  我国在助力外骨骼机器人的研究起步起步较晚,大部分还属于应用阶段,但随着碳纤维复合材料研究技术的不断深入和发展,目前开始逐步应用与普及。
 
  南京军区南京总医院博士后工作站研制了一款单兵外骨骼机器人,该套外骨骼装备可使穿戴者感到重物减少到原质量的1/2以上。这款机器人包括了2条机械腿及前后支架,安装在外骨骼腰部、膝盖和小腿等部位的传感器可以实时探测到人体的步态,通过微处理器发出命令,从而使电动机提供动能,放大人体的力量。
碳纤维外骨骼机器人
  博实碳纤维为某JG单位研究一款碳纤维材质的外骨骼机器人,采用的是电动机驱动方式。该外骨骼机器人在踝部、膝部、髋部都采用直线电动机驱动,能够帮助士兵背负数十公斤的重物,并且能够顺利的完成爬行、深蹲、提举重物等一系列动作,不会对士兵身体造成负担。(产品浏览:碳纤维JY外骨骼机器人(图)
 
  军品是江苏博实碳纤维科技有限公司的核心业务,为了顺应军民融合的国家政策,我司于2018年通过CJB9001C-2017武器装备质量管理体系,并积极参与军品配套生产,至今已承担中国航天科工、中国电科、总参等多家JG院所的科研生产任务,为公司带来良好的发展机遇和市场口碑。