可穿戴型下肢助力机器人感知系统研究

1章节　　可穿着型下肢助力机器人是辅助型康复机器人的一种，是一种协助人们拓展下肢运动能力的助力装置，其基本原理是在基于人体运动不道德意识信息的基础上，由加装在腿部关节（髋关节及膝关节）处的伺服电机驱动关节运动，通过各关节角度、速度值的转变来超过与人体腿部的协商运动并获取助力，减少人在跑步或长时间行驶情况下的运动强度，对那些有异状运动不道德的人获取化疗和矫形，与人体构成了一个协商而且极致的整体。　　目前，世界上约有10余家实验室专门从事可穿着型人体助力机器人的研究，其中日本和美国回头在前茅，国内仍未闻涉及报导。日本筑波大学（TsukubaUniversity）在2002年研制开发了机器人装有混合助力腿（hyhridassis-tivelimb，HAL），机械外骨骼虐恋在人腿的两侧，利用张贴在腿部皮肤上的EMG传感器检测肌肉的电流，掌控电动马达驱动机械外骨骼运动以辅助腿部的动作。

美国加州大学伯克利分校机器人和人体工程实验室研制出美军伯克利下肢外骨骼（Berkeleylowerextremityexoskeleton，BLE-EX），由背包式外架、金属腿及适当的液压驱动设备构成，机械系统使用了与类人形结构相近的设计，背包式外架需要使操纵者装载一定载荷，其有效地作用力不经过穿着者而必要经由外骨骼传至地面。下肢外骨骼需要装载外部阻抗和自身的重量（还包括操纵者的重量）在崎岖不平路面远距离行驶，能使具有全副武装的士兵强化跑步能力和提升行军速度。

然而上述装置不存在着联合的缺点，由于肌电传感器是根据肌肉活动时皮肤表面传输的黯淡电流信号或肌肉的韧程度来推测人的不道德意识，造成所使用的大部分传感器要与人体肌肤必要认识并粘贴在肌肤上，必须尤其的固定装置，这样必要造成穿着上的不便；人体黏液的汗液、传感器加装的优劣等将影响所获取信息的平稳与准确性，而且信息量大而简单，易受阻碍，从而使掌控可玩性增大。因此，本文设计一种新型的可穿着型下肢助力机器人感官系统，该系统用作提供人体下肢和机器人外骨骼之间的接触力，利用这些力信息和关节角度信息掌控机器人外骨骼以构建对人体下肢运动的助力。　　2助力机器人系统　　可穿着型下肢助力机器人主要由机械、传感和掌控三大部分构成。

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