機械外骨骼的重量和慣性將導致作用于穿戴者的沖擊力快速變化,當外骨骼與佩戴者的身體緊密結合時,這種力通常是不可避免的,這些問題不僅降低了外骨骼的舒適性和便攜性,還增加了佩戴者的能源成本,
哈爾濱工業大學-機器人技術與系統國家重點實驗室提出了一種新型的機械外骨骼結構——具有恒力懸掛結構和自適應柔順關節,

穿戴在人體下肢的機械外骨骼結構和恒力懸掛結構
恒力懸掛結構旨在減輕外骨骼額外重量對穿戴者的沖擊力,在5和9 km/h的速度下,與無外骨骼相比,穿戴恒力結構外骨骼的人體分別實作了10.95/4.40%和1.71/4.54%的凈代謝減少,表明其可以有效地幫助佩戴者移動,
自適應柔順關節旨在減少外骨骼和佩戴者之間的錯位,對于膝關節的外骨骼部分,實驗設計了一個可以自動調整的滾輪,保證外骨骼時刻和人體保持同步,精確形成ICR(外骨骼與人體瞬時旋轉中心),對于髖關節外骨骼則會區分站立和其他姿勢,采取不同的運作模式形成ICR,
為驗證自適應柔順關節的可行性,哈工大實驗室采用了NOKOV度量動捕技術進行實測,通過8個NOKOV度量MARS系列動作捕捉相機,先后進行穿戴和不穿戴外骨骼的人體運動資料抓取,實驗結果表現,具備自適應柔順關節的機械外骨骼與人體之間的錯位極小,在可接受的范圍內,對人體步態副作用幾乎可以忽略不計,
參考文獻:H. Li, D. Sui, H. Ju, Y. An, J. Zhao and Y. Zhu, "Mechanical Compliance and Dynamic Load Isolation Design of Lower Limb Exoskeleton for Locomotion Assistance," in IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, 2022, doi: 10.1109/TMECH.2022.3181261.
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