技术前沿丨外骨骼机器人“婚姻”体内
发布时间:2025-05-09 10:10
体内的外骨骼机器人“穿着”■歌曲Wang Wang Ruing在世界第11次互联网会议上,嘉宾体验了有助于携带沉重事物的外骨骼机器人。新华社发表了由以色列公司开发的一系列外骨架机器人。 Yangming最近提供的图片,以色列公司宣布,最新的外骨骼机器人Rewalk7将尽快推出。据报道,在现代技术设计中,医学智能辅助装置有望帮助患者瘫痪独立行走。喜欢科学小说电影的朋友应该欣赏“钢铁侠”和“流浪地球”中的机甲战斗机。现在,这部科幻小说的概念从屏幕上跳到了事实,并成为破坏人类生理限制的“皮肤的第二层”。随着信息丰富和智能技术的快速发展,外骨骼的机器人最近推出了“ IMpred版本“,“升级版本”和“未来版本”,以帮助人们继续扩大其功能的界限。那么,什么是外骨骼机器人的机器人?应用程序的场景是什么?您会面对哪些机会和挑战?请看到对这个问题的解释?该设备结合了人体的感觉,对机器感测的思维和动作,对中心的智能处理以及实现系统的控制,以改善人体的佩戴机器人,是一个可以实现“人类和机器”的结合。提出了“擦拭”被动m的想法人体中的机械结构增强运动能力。后来,随着蒸汽机和内燃技术的开发,人们开始渴望使用外部能量来注入“外骨骼”武器中的新功率。 1917年,美国发明家莱斯利·凯利(Leslie Kelly)设计了一种名为“ Pedomotor”的步行设备。该设备通过Steam加强,这为现代增强外骨骼的形成奠定了基础。但是,在实际使用中,佩戴者应携带Masmall Steam发动机,从而为用户增加重量。同时,“小家谱”的紧密接头和粗糙的动态设计使得很难完成人体运动中的复杂结构变形,并最终被串起。外骨骼机器人的第一个重大成功是在1967年进行的。今年,美国通用电气在美国开发的“ Hardiman”外骨骼机器人原型。该原型采用了半百安IC调整设计,允许机器人通过液压驱动器具有30个联合自由,这将有助于普通人轻松提升重量超过100公斤的东西。但是,“ Hardiman”的680公斤自重,运动节奏缓慢和惊人的能耗严重阻止了Pro ExplinationRobot的Yeet。后来,该公司不得不放弃该项目,留下“铁匠”。尽管如此,“ Hardiman”的诞生仍然指导了未来对外骨骼机器人的探索方向。进入21世纪后,借助科学材料,传感器技术和算法快速发展的控制,外骨骼机器人进入了一个新的阶段,即变成了人们的“第二层皮肤”。在医疗康复领域,外骨骼机器人的创新进展为肢体患者开辟了新的治疗途径。在日本东京杜斯库巴大学实验室中信号,预计将为患者恢复破裂的神经网络,从而使肢体逐渐恢复赫尔根。在工业领域,外骨骼机器人通过机械补偿和人体工程学设计为劳动力和制造业的工人带来了沉重的负担。以德国仿生技术开发的Crayx外骨骼机器人为例。机器人使用高强度的碳纤维材料放置一个既轻巧又耐用的地块。此外,该传感器的智能系统配备了可以监测工人运动和压力的运动,并动态调整外骨骼机器人支持,有效地减少工人的肌肉疲劳和关节压力,从而显着降低了由长期重复劳动或减肥手术或体重减轻手术或体重减轻手术所造成的工作伤害风险。在军事设备的变化浪潮中,止痛的外骨骼机器人开辟了新的方法来改善个人l战斗能力。例如,美国伯克利仿生技术有限公司开发的“人体体重外骨骼”具有轻量级的结构,但其重量的重量超过100公斤。穿着这种“外骨骼”的士兵可能不容易携带重型设备和游行,而是完成诸如同时在封面后面削弱的艰难战术动作。此外,该系统可以显着减少氧气的消耗,并大大改善士兵的持续战斗和战场的能力。多维战斗服 - “外骨骼”调整地图是人机合作技术的重要载体。 Exoskeleton的机器人分类系统ISIT可以基于多维技术功能和应用程序方案构建。从某个部分中,外骨骼机器人可以分为三种类型:上脚,下脚和整个身体。上肢外骨骼机器人是SiMilar用“机械肌肉”覆盖手臂和肩膀,该肌肉可帮助那些可以轻松筹集重型工具和完整的组装操作的用户。下肢外骨骼机器人专注于支撑腰部和腿部。它的自适应支撑结构不仅可以为承载负载的消防员建立动态的支点平衡,而且还可以通过仿生步态算法为截瘫患者提供自然而平稳的步行节奏。全身外骨骼机器人通常采用模块化疾病,将机械框架与人体的生物力学结合,可以支持特定组件的功能增强并提高用户的整体运动能力。从结构设计的角度来看,外骨骼机器人可以分为两类:硬度和灵活性。外骨骼的紧密机器人是由金属,塑料,碳纤维等的硬材料制成的,通常具有严格的框架一个为用户提供强有力的支持。但是,这种“硬核”样式也为限制的联合运动范围带来了限制,并且长期使用可以防止用户并影响自然步态。外骨骼的柔性机器人就像一件加强的“连衣裙”,通常由轻巧,耐用的织物制成。哈佛实验室开发的机器人外骨骼机器人就是一个常见的例子。通过电缆结构的轻巧结构,机器人帮助人们悄悄地与每个步骤的上升和下降,注射步态在行走时更自然的帮助。从应用领域的角度来看,外骨骼机器人主要分为增强的外骨骼和康复外骨骼机器人。强调了外部骨骼般的“无缝连接”用户操作的用户目标,通过敏感的传感器和有效的电源单元,为主要组件提供准确的电源。这种类型的外骨骼机器人在S中很常见需要高体力的Cenarios。它的主要任务是扩展人类的身体健康,并习惯重大工作的工作越来越容易。康复外骨骼机器人类似于“康复教练”。它们主要适用于患有中风,脑损伤和脊髓损伤等神经系统疾病的患者,帮助他们恢复了脚步的能力。从能量驱动方法的角度来看,外骨骼机器人可以分为两类:主动和被动。外骨骼的活动机器人直接驱动机械结构,从外部资源中输入辅助功率,这可以将用户加载减少到运动过程中的强度。它的功率来源各不相同,包括电池驱动的电动机,液压系统等。伴随着具有高精度和智能控制算法的传感器,Hinnot只能为由于体力或受伤不足而造成的肌肉力量损失,还可以付费增强健康使用者的力量和耐力。相反,被动外骨骼机器人没有额外的功率,其操作取决于用户的运动行为。通过智能机械设计,这种类型的设备将能量转换为人体运动,从而将能量恢复到辅助力量,并使用“创造物品无所作为”,从而使行走更容易。自1960年美国首次提出了“外骨骼机器人”的概念以来,打破茧的道路转到了调整技术,世界上许多国家都对外骨骼机器人进行了研究。尽管在世界上推出了多型Exos设备设备机器人机器人机器人,但外骨骼的机器人与将市场批量投入到一定距离。原因是外骨骼机器人技术的发展仍然面临许多主要挑战:高成本和有限的受欢迎程度。作为智能可穿戴技术的“天花板”,外骨骼机器人包括多种微型传感器,驱动器,计算机及其外围电路和复杂控制算法。高水平的整合和复杂性也伴随着高分子。此外,为了轻巧并改善磨损的舒适性,外骨骼机器人通常使用昂贵的高强度轻量级材料,例如钛合金和硬铝合金。这些材料的使用还增加了外骨骼机器人的价值。目前,较低康复外骨骼机器人的主要版本的费用高达45,000至80,000美元,这远远超过了吸引普通患者的能力;许多潜在用户更加沮丧,在军事和工业领域使用的全身体重外骨骼机器人的价格更为沮丧。在保护外骨骼机器人技术技术的道路上,“高端”和“高成本”的阈值已成为“自然障碍”。 - 结构压倒性和舒适。这外骨骼机器人的轮廓通常由金属连杆组成,设计具有紧密的结构,导致大尺寸和重量重。通常,一组重10至30公斤的外骨骼机器人。此外,当用户佩戴肢体外骨骼的较低的罗伯斯特时,他们需要使用多层绑定带来声称在人体的腰,腿和其他部位的金属框架。这种严格结构的设计引起了重要问题:当用户的台阶,外骨骼机器人的轴和生物肢体形成机械和人体之间的双轨运动系统时,严格的金属轨迹的严格去除最初行走到轨道上,如果他在轨道上行走,而韦弗尔只能改变步行。同时,人类的臀部,膝盖和脚踝关节是具有6个自由度的原始球铰链,而Tradicexoskeeton机器人的旋转接头通常在单轴铰链结构中简化。当具有这种还原的尺寸设计的机械接头在三维空间中移动时,可以通过金属框架将预设旋转轴和人类关节旋转的即时中心引起的偏差转移到持续的力差。这就像一个紧张的精密齿轮镜,并带有简单的铰链,最终会导致用户身体肌肉的补偿性疲劳。 - 电池寿命有限和折扣性能。外骨骼机器人的耐力始终是限制其广泛使用的主要瓶颈之一。由于当前电池技术的能量密度及其自身的重量负担,大多数外骨骼机器人系统都处于“充电两个小时并在-won -th -four小时工作”的情况。以美国伯克利大学开发了Bleex外骨骼机器人,尽管设计是先进的,同时携带超过30公斤的ITEMS,“ Bleex”能源储备只能在120分钟内维持正在进行的操作。雷神(Raytheon)的XOS1机器人是“电池焦虑症”的常见代表 - 尽管它很强,但电池只需40分钟。电池寿命的缺乏取决于进入军事,医疗和工业领域的外骨骼机器人的广泛应用空间。因此,随着技术的成功打破了电池寿命瓶颈,迭代的储能和配电系统的迭代升级逐渐在外骨骼机器人技术的持续发展中取得了过度的成功。尽管要处理成本,舒适和电池寿命的三重成本,但新材料,脑接口和仿生算法的突破为外骨骼机器人技术技术开发的明确途径,但更薄的框架将取代传统框架;固态电池和无线充电技术是重写电池寿命规则; “预测性”TANCE“由AI深层算法提供的将制造机械运动,例如手臂和手指。此后,这种机械幻想始于19世纪末,最终意识到了它的“承诺”:扩大人脚上的科学和技术的发展,并为社会发展带来更加舒适的舒适感。