中科院外骨骼进入调试阶段 未来可一拳打穿墙【2】

　　通过一个头盔，截瘫患者可用意念实现站立、行走

　　在身上穿一层“钢铁外衣”，行动还能自如？陈剑现场给我们进行了演示。

　　在工作人员的帮助下，陈剑先将脚固定在机器人的“脚上”，然后再将小腿、大腿和腰部与机器人固定在一起，打开开关后，准备行走。只见陈剑轻轻一抬腿，机器人很快就感知到了这个动作，以几乎相同的角度屈伸跨步。

　　据陈剑介绍，按驱动方式分，目前世界上研制的外骨骼机器人有液压驱动、气动驱动和电机驱动，而他们研制的就是第三种。“就像我刚刚做的动作，人要抬腿走路时，会产生一个运动趋势，这个信号传达给足底的传感器，反应到大小腿肌肉，再传达给控制器和驱动器，继而自动设定关节的旋转角度，系统本身通过检测压力变化和人体姿态变化，解读运动意图，推动人体行走，达到相一致的动作，这就是机器人的工作原理。”

　　而在世界杯亮相的这一套外骨骼机器人系统，由加州伯克利分校研制。先进所助理研究员王玉成博士分析，巴西这套外骨骼的工作原理，和他们研究的有所不同。

　　通过一个头盔，监测截瘫患者的大脑神经信号，信号将传输给外骨骼机器人系统，系统根据患者的意念展开行动，从而实现站立、行走。“但是，这种信号传递方式，有诸多的不稳定性，因为脑电识别的动作也是有限的。”

　　能协助负重70公斤的重物，也能一拳打穿墙体救人

　　外骨骼机器人的概念最先在上世纪60年代由美国通用公司提出，上世纪70年代，美国麻省理工大学也开始立项研究。2000年以后，加州伯克利分校研制的外骨骼系统被美国军方看中，开始运用到军事领域。之后，欧洲的汽动外骨骼机器人和日本以康复训练为主的外骨骼机器人相继问世，中国起步较晚。

　　“在美国，外骨骼机器人通过不断调整功能，成为可以多功能地辅助人体机能的系统。”陈剑告诉记者，当时外骨骼的运用主要分为两类，一类是军用，以负重为主，另一类是商用，全身性地以增强人体功能。

　　事实上，在民用领域，外骨骼机器人也可以广泛应用于登山、旅游、消防、救灾等需要背负沉重的物资、装备而车辆又无法使用的情况。

　　而陈剑团队研制的，属于助力负重型的机器人。陈剑比了个形象的概念：假如你要负重200斤的东西，穿上外骨骼机器人，这件事情就变得轻而易举。“其中80%的重量都能通过机器人助力。”

　　EXOP-1计划承受负重70公斤，其中助力功预计达到70%以上，目前已有多地消防公安部门有预订意向。“我们设计的外骨骼是给正常人穿戴的，可以运用在消防救火上，帮助消防员负重灭火物资。”

　　目前，他们团队的第二代认知外骨骼机器人也已经在研制中，相比第一代，从系统到助力功效，将有更大的提升。“高楼大厦着火，穿着外骨骼的‘钢铁蜘蛛人’去灭火，或者在灾区，一拳打穿墙体救人，也不是没有可能。”（吴燕翎 文摄）