一文了解“柔性外骨骼机器人”通识

前言:大多数人对外骨骼机器人印象都以刚性外骨骼为主,而随着技术的发展,柔性外骨骼机器人逐步出现在人们眼前,下面我将大家详细介绍柔性外骨骼机器人的通识,希望对有需要的人有所帮助。

目录:

一、柔性外骨骼机器人的概念

二、柔性外骨骼机器人的关键技术

三、柔性外骨骼机器人的发展史

四、柔性外骨骼机器人的困难与未来发展

附1:引申阅读文章

附2:相关展开阅读


一、柔性外骨骼机器人的概念

柔性外骨骼机器人是采用轻质、柔性材料作为辅助力的传递单元,可长时间穿戴,可以对人体下肢进行单关节或多关节协同助力的新型外骨骼机器人。

(1)单关节助力型

日本中央大学的行走助力机器人、日本信州大学的行走助力服、中国延边大学的JIN研制的穿戴式助力服、日本冈山大学的 Sasaki开发的下肢助力裤、日本中央大学Mohri 等开发了膝关节柔性助力服、大连理工大学的张宪开发了一种新型软式气动助力服 。

(2)多关节协同助力型

依据待助力关节的组合方式 , 可将多关节协同助力型机器人分为 :

  • 髋 + 膝 + 踝
  • 髋 + 踝
  • 髋 +膝

其中具有代表性的多关节协同助力机器人为哈佛大学的 Soft exosuit 、苏黎世联邦理工学院的 Myosuit以及日本关西学院大学的步态辅助机器人等。

柔性外骨骼可在一定程度上解决和避免助力外骨骼存在的人机关节难以对齐、附加质量大、步态不一致等问题。具有质量轻、人机相容性好、人机约束强度弱、个体体征差异适应性强、结构柔顺、人机穿戴舒适性好等优势。

与外骨骼式助力机器人相比,柔性助力机器人从人因工程学角度出发,采用柔性材料 (布带、气动肌肉等),穿戴及包覆在下肢周围,人体骨骼作为支撑构件,可实现与下肢生物力学更好的人机相容性和穿戴舒适性,

在助力装置本体中,不存在刚性连杆和机械关节,不需人机关节轴线精确对齐,对人体关节自由度影响较小,穿戴者可在紧急情况下执行避险动作,避免了因人机运动学不相容导致的与助力无关的附加力/矩,且能够最大限度的减小助力装置自身的质量、体积等引起的附加机械阻抗和自由度限制。

二、柔性外骨骼机器人的关键技术

柔性外骨骼机器人目前存在四种关键技术,具体如下:

1、安全与可靠性设计

(1) 系统刚度

柔性助力机器人采用柔性材料 ,以人体骨骼作为力传递过程中的支撑构件 , 将辅助力沿着助力装置本体传递至下肢待助力关节 。

由于人工肌肉的可压缩性、柔性布带以及钢丝绳的弹性变形等 , 导致驱动单元的输出位移曲线和对下肢待助力关节的输入位移曲线难以重合 , 产生迟滞效应 ;

同时 , 助力装置本体沿下肢的轨迹布置也会影响助力系统的精确性 , 故系统刚度直接影响辅助力 的传递效率和时效性 。

采用高刚度的柔性材料 , 进行合理的力传递轨迹规划和建立辅助力传递模型是提高系统刚度的必要条件 。

(2) 生物力学要求

在穿戴设计上 , 柔性助力系统需结构紧凑、质量轻 , 且具有较高的运动灵活性和力传递效益 。

人机穿戴可实现柔性本体与待助力关节旋转中心对齐的功能 , 在进行助力系统本体设计时 , 需考虑个体体征差异而导致的人机穿戴连接误差 。

助力系统本体包覆在下肢软组织表面 , 皮肤表面压力直接影响助力系统的穿戴舒适度 , 同时皮下相关肌肉活性亦受到一定的影响。

因此 , 基于辅助力传递模型和布带的宽度 , 研究在行走过程中与布带接触的皮肤表面压力变化 , 将皮肤表面压力控制在舒适范围之内, 以及在助力过程中助力系统本体沿下肢分布的轨迹规划问题 , 对于实现柔性助力系统人机运动相容性具有实际意义 。

2、步态信息检测技术

检测在行走过程中穿戴者的步态信息 , 获取下肢关节运动意图 , 是在合适的时刻对待助力关节提供适当辅助力的重要判断依据。

在柔性助力机器人中 , 步态信息检测技术主要有:

  • 基于压力传感器的力感知技术及惯性传感器的姿态感知技术和基于EMG 的表面肌电技术 ;
  • 基于压力传感器的力感知技术 , 通过将压力传感器嵌入于鞋垫内部 , 检测足部人机作用力和地面支撑反力 , 获取下肢运动学信息 ;
  • 基于惯性传感器的姿态感知技术通常将多个惯性传感器布置于下肢各关节 , 实时获取布置点的位姿信息 , 通过建立人体下肢运动学模型 , 获取下肢运动学信息 ;
  • 基于 EMG 的表面肌电技术通过附着在人体下肢肌肉的肌电传感器 , 检测与待助力关节相关肌肉群的活动程度 , 对下肢相关肌肉进行更加细致的检测和控制 , 对不同步态模式进行识别和分类。

3、驱动方式及控制策略

驱动方式及控制策略直接影响助力装置的结构设计、固定方式等 , 对柔性助力机器人的助力性能产生直接影响 。

柔性助力机器人的驱动方式主要为电机驱动和气压驱动两种 , 且各有优缺点 , 少数采用基于 PVC 材料的柔性驱动 , 如表所示,相应控制策略主要分为基于力信号与肌电信号两类 。

4、助力性能评估

助力机器人与穿戴者之间紧密接触 , 共同存在于同一空间内 。人 – 机 – 环境之间存在信息和能量的相互传递 , 人机之间需要相互协作 , 最终达到人机一体化的协调控制要求。

在负重行走、连续搬运及上楼梯等活动中 , 通过测量穿戴者的代谢消耗、肌肉活性、运动学及动力学数据等 , 对比分析相关指标的情况 , 是评估柔性助力效果的常用方法。

实现下肢柔性助力系统的量化分析、评价与优化设计 , 建立一套完整的性能评价体系 , 对改善柔性助力机器人的助力性能具有重要意义 。

穿戴式柔性下肢助力机器人仍存在诸多问题需要进一步研究 :

  • 柔性助力系统从人因工程学角度出发 , 采用柔性材料代替刚性连杆 , 增加了助力系统的柔顺性 , 但助力系统建模比较困难 , 构型分析等工作难以进行 ;
  • 由于生物肌电信号的随机性较高 ,力传感信号具有滞后性 , 从而导致获取穿戴者准确的运动意图具有较大的挑战性 ;
  • 柔性助力机器人无外部骨骼的支撑作用 , 穿戴者的人体骨骼承受支撑力 , 支撑力对人体骨骼的影响同样需要相应的分析 ;
  • 需要制定更加有效的主被动训练策略 , 有效的提高运动训练的效果 ;
  • 虚拟现实技术与柔性助力机器人训练策略相结合将能够增加穿戴者运动训练的趣味性和针对性 , 提高穿戴者主动参与运动训练的积极性 , 取得更好的训练效果 。

三、柔性外骨骼机器人的发展史

由1890年俄罗斯提出无源外骨骼机器人的概念,1965年美国通用公司构建出第一台有源外骨骼机器人样机(Hardiman),外骨骼机器人设计的初衷是用于辅助工人搬运重物,提升生产力。2000年,美国启动了增强人体体能外骨骼(EHPA)项目,计划将外骨骼机器人用于专项领域。

2010年,EHPA项目的部分成果被美国加州大学伯克利分校转化,研制出Austin和eLegs医疗外骨骼机器人,促进了外骨骼机器人在医疗、康复领域的应用转型与发展。

1890年俄罗斯外骨骼机器人专利(左1),Hardiman(左2),Austin(左3)

然而第一台样机Hardiman在研发开启四年后,因运动不可控、承载效率低等问题,以“失败”而告终。EHPA项目的胜出者,加州大学伯克利分校的HULC和美国Sarcos公司的XOS外骨骼机器人,也暴露出实用性低、辅助效果差等问题,导致后续的研发工作几近搁浅。

科研人员经过分析论证得出结论,刚性外骨骼机器人来增强人体的运动机能很难实现,主要是因为它们庞大、笨重的刚性结构以及缺乏生物力学理论支撑的助力方式阻碍了人体的自然运动规律。

于是,研发者试图打破源自“钢铁侠”的固有设计理念,尝试将外骨骼机器人设计的更轻质、柔性,助力方式更本质、更符合人体生物力学。

在此思维风潮的推动下,2011年美国启动了Warrior Web项目,旨在研发一种轻质、舒适、如同衣服一般的柔性外骨骼机器人,实现在不影响人体自身运动的前提下,提升人体运动机能;2018年,欧盟启动了“XoSoft”项目,尝试对柔性外骨骼机器人进行探索与研究。

相较于刚性外骨骼机器人,柔性外骨骼机器人常采用柔性纤维织物、低质量电机与柔弹性传动的设计方式,具有更高的人机共融度与良好的人体适应性,还可智能性地为穿戴者提供助力与透明模式,实现“按需助力”,即仅在人体需要辅助的时候提供助力模式,反之提供透明模式,让人体感知不到机器人的存在。

柔性外骨骼机器人一般通过驱动人体骨关节旋转来辅助人体运动,但骨关节旋转是人体运动的最终表现形式,

本质上是由接收到运动神经信号的肌肉,通过收缩/舒张来拉伸肌腱,再牵引骨骼完成的。

而人体肢体运动障碍或运动能力变弱,本质上可能是由某一肌肉/肌肉群的功能性衰退造成的,若采用直接对目标肌肉进行辅助的驱动形式,则无疑是更高效,也是更符合人体生物力学的。

为实现驱动形式的本质化,柔性外骨骼机器人应需而生,它通过驱动“附着”在人体肌肉/肌腱外表面的人工肌肉线束,实现对目标肌群的精准辅助与肢体机能的有效增强。

外骨骼机器人发展阶段图(左)与哈佛大学柔性外骨骼机器人概念图(右)

以美国哈佛大学研究柔性外骨骼为例:在2013年,Wyss研究所做出了第一代下肢柔性外骨骼Soft Exosuit,其设计理念具有划时代的意义。

1、第一代Soft Exosuit

首先,Soft Exosuit在腿部没有传统外骨骼的刚性杆件。与穿戴者绑缚的只是路径经过精心设计的网状绑带。在网状绑带的交汇处,也是经过精心挑选的“锚点”,锚点用于传递驱动力给穿戴者的下肢,而不是以往的刚性关节驱动。

其次,第一代Soft Exosuit选用了麦卡宾气动肌肉作为驱动器,其肌肉两端通过挂钩连接在各个锚点上。由于麦卡宾气动肌肉只能输出收缩力,因此其连接方式也需要慎重设计。

第一代Soft Exosuit

而柔性外骨骼是助力装备,为了在人体关节形成较大助力力矩(大约20-80Nm),同时又要贴合人体,则必然要将直线驱动器平行与肢体不远处,并施加大力。

其中麦卡宾气动肌肉在0.4Mpa的气压下输出力可达200N,这样的大力施加在垂直于肢体的绑缚装置上必然产生绑缚机构的位移,而且在运动中不断滑移。

在传统刚性下肢外骨骼上,驱动器作用在刚性腿杆上,并在外骨骼关节形成了力矩,并通过外骨骼的绑缚传递给人腿,传递的力是垂直于人腿的力,因此滑移现象不会这么严重(但由于外骨骼关节与人体关节的不对齐,仍会造成绑缚机构的滑移)。

通过在人体中刚性较大适合受力的部位设置锚点,然后使用柔性材料设计出传力路径,将驱动器的驱动力传递到锚点处,就可以实现柔性绑缚的同时传递助力力矩。

锚点被分为关键锚和实锚点也是如此,关键锚取在人体常用的受力部位上,如肩部、腰部和足部,实锚点则取在人体下肢距离骨骼较近的位置,如胯骨、膝盖、脚掌等处。

但是,该外骨骼存在不少的问题。

其一是,其简陋的时间序列控制方案不尽人意。该外骨骼采用了6个开关阀控制气动肌肉的收缩与释放,甚至使用手臂上的拨动开关来控制。

也就是,拨动开关1打开,气动肌肉1充气收缩,拨动开关1关闭,气动肌肉1将气体排出并舒展,拨动开关2也是如此。可想而知,将人体复杂运动转化为手动开关控制,其控制难度不亚于玩游戏QWOP。

其二是,即使锚点和气动肌肉传力路径经过精心设计,还是避免不了穿戴舒适性的问题。只要锚点确定,驱动力臂也就确定,而气动肌肉的简单开关控制使得其最大输出力矩与实际关节需求不匹配,其中踝关节的气动肌肉输出峰值力就高达933N。

实际使用中却因为锚点与穿戴者连接处存在一定的柔性,使得这种峰值力被减弱了,从另一方面表明,该套Soft Exosuit的锚点其实不是完全刚性的。

最后在实际测试中,穿戴该外骨骼和不穿戴外骨骼进行行走时的受试者代谢相差无几,甚至穿上后代谢更高。但这不能否认第一代Soft Exosuit的柔性设计在当时是一种突破。

2、第二代Soft Exosuit

一年后(2014年),Conor Walsh实验室下的丁也博士团队拿出了改进版Soft Exosuit。这次,改进版的外骨骼只驱动髋关节和踝关节,同时将驱动源换成了鲍登线驱动。

第二代Soft Exosuit最初版本的驱动源放在地面,驱动髋关节屈/伸自由度,和踝关节的屈曲自由度

鲍登线就类似于自行车的刹车线,外部有高刚性的套管,内部是钢丝(套索)。外部刚性套管保证了套管沿长度方向几乎不可压缩,当套管被固定时,其内部的钢丝就可以传递拉力。

改进版Soft Exosuit的整体柔性绑缚也大幅删改,如下图所示。整套服装分为踝关节驱动模块与髋关节驱动模块两部分。两部分可以同时穿戴,也可以只穿戴一部分,具有了模块化特性,改变驱动关节数量就像加穿衣服那样自然。

踝关节细节(左),髋关节细节(右)

第二代移动版的Soft Exosuit与固定版的主要区别就是设计了新的便携卷扬式驱动器。下面可以从哈佛大学的官方宣传视频,可以直观地认识这套外骨骼。

详细视频请看:《哈佛大学柔性外骨骼Soft Exosuit介绍(带字幕)

详细视频请看:《哈佛大学2018全身柔性外骨骼

2018年,Wyss研究所推出了两套Soft Exosuit,一套是针对脑卒中导致的偏瘫患者设计的单侧踝关节外骨骼,一套则是在第二代Soft Exosuit上改进的髋踝Soft Exosuit。

单侧踝关节Soft Exosuit外骨骼

2018年改进的多关节Soft Exosuit

单侧踝关节的Soft Exosuit。该套外骨骼是由2015年Wyss研究所研发的用于偏瘫患者的Soft Exosuit改进的移动版本。由于是用于运动机能部分丧失的偏瘫患者,因此其助力思路相较于健康人版本有些微变化。

首先,考虑偏瘫患者的踝关节运动功能不正常,因此在步行运动所在的矢状面上不能只驱动一个方向,所以踝关节的屈/伸自由度都被驱动。

所以2015年的版本相较于之前的Soft Exosuit,在小腿前部多了一个实锚点绑缚,用以固定屈曲方向的鲍登线套管,位于膝盖下方小腿处。小腿绑缚和腰部连下来的传力带是互相独立的,也是模块化设计。

2018年的改进版简化了传力路径。由下图可见,该小腿绑缚设计得更宽了,这使得小腿绑缚足够牢靠,因此可以取消腰部延伸下来的传力带,屈/伸自由度的鲍登线套管则也可以固定在小腿绑缚上了。

即使将套管固定在绑缚上,在施加驱动力的时候,由于绑缚的部分柔性,实锚点位置总会改变,因此在控制模型中也必须考虑绑缚柔性,以及套索松弛时的粘滞特性

3、第三代Soft Exosuit

第三代Soft Exosuit比较完整地集成了多个关节的驱动控制与意图感知。

髋踝关节的传力路径与第二代类似,但增加了一个小腿处的绑缚。在小腿绑缚处有一个巧妙的动滑轮结构。这个结构通过一个动滑轮将腰部延伸下来的传力带与小腿绑缚连接起来,如下图D所示。动滑轮是一个细长筒,一条布带从其中穿过。

D图中橙黄色的线为鲍登线套管,在被驱动时产生推力,以此向下顶住动滑轮,在小腿绑缚后部固定安装拉力传感器,再串联布带,绕过动滑轮,再连接到腰部传力带上。鲍登线套管固定处穿出鲍登线套索,与足跟实锚点连接。

这个结构通过动滑轮原理,将小腿绑缚承受的力和腰部传力带承受的力减半,相当于使用了两处实锚点固定鲍登线套管,增加了传力路径上的等效刚度,穿戴舒适性也更好一些。而且拉力传感器不再直接串联套索,而是直接安装在绑缚处,进一步减小了踝关节后跟处体积。

除此之外,还进一步改进了驱动模块,将两个单腿驱动模块集成到一起,传动方式改成蜗轮蜗杆,同时整合了风冷系统、散热鳍,提升了散热性能。

三代Soft Exosuit对比如下:

名称第一代下肢柔性外骨骼Soft Exosuit第二代下肢柔性外骨骼Soft Exosuit第三代下肢柔性外骨骼Soft Exosuit
时间2013年2014年2018年
特点选用了麦卡宾气动肌肉作为驱动器,其肌肉两端通过挂钩连接在各个锚点上 通过在人体中刚性较大适合受力的部位设置锚点,然后使用柔性材料设计出传力路径,将驱动器的驱动力传递到锚点处,就可以实现柔性绑缚的同时传递助力力矩。改进版的固定版外骨骼只驱动髋关节和踝关节,同时将驱动源换成了鲍登线驱动。 移动版的Soft Exosuit与固定版的主要区别就是设计了新的便携卷扬式驱动器。比较完整地集成了多个关节的驱动控制与意图感知。髋踝关节的传力路径与第二代类似,但增加了一个小腿处的绑缚。 改进了驱动模块,将两个单腿驱动模块集成到一起,传动方式改成蜗轮蜗杆,同时整合了风冷系统、散热鳍,提升了散热性能。

四、柔性外骨骼机器人的困难与未来发展

但柔性外骨骼似乎也解决不了一些问题,比如负重对人体本身的压迫。

柔性外骨骼相当于外肌肉,失去骨骼后的设计理念,而人体运动靠的是肌肉与骨骼配合,肌肉出力,骨骼传力。

目前学术界对外骨骼未来发展提出不同方向,对外骨骼这一个装备需要解决什么问题一直是一个值得思考的问题。

  • 有人说,外骨骼是要帮人负重的,因此要有刚性骨架。
  • 有人说,外骨骼是要帮人减轻运动疲劳的,所以要分析人体运动,检测时机以提供助力。
  • 还有人说,外骨骼要帮助人康复的,或者让人重新恢复运动能力。

刚性骨架轻不了,疲劳下不去。柔性衣物承不了力,负重上不去。刚柔结合必然是趋势,问题是,怎么结合?业界陷入难题。

朴素的想法是,刚性骨架承力的同时,柔性驱动器提供助力即可。SEA、变刚度驱动即是如此。但是,简单的结合,却导致重量下不去。

重量的大头在哪?电机。电机快准,但狠不起来,除非做大。做大就会质量集中,质量集中就会要求远端驱动,又削弱了快与准,得不偿失。

液压几乎已经被外骨骼淘汰,除非重载。重载外骨骼不必太过于考虑轻便,而应更注重稳定与平衡,这不是人机高度耦合所需要考虑的问题。

专业化的外骨骼装备走无源化是可以的,但是以后将会演变成诸如网线钳一类的机械工具,外骨骼座椅就是这一类产品的归宿,只是它成熟的较早些罢了。

而无源外骨骼的研究打开了外骨骼的另一道大门,那就是对刚性骨架本身优化的可能性。

柔性外骨骼其实干的是人体肌肉的活,注重对人体运动本身的分析,本身不排斥引入对人体神经信号的理解,对人体节律性运动的理解,

所以柔性外骨骼可以有源,甚至最适合有源,也最适合引入各种测量手段。有测量就有反馈,因此感知算法搭上了智能控制的快车,近几年风生水起。

但再怎么柔性,也解决不了在刚性骨架上的问题。这只能最好从无源的角度来解决。无源外骨骼首先要做到的就是不干扰人体的一些运动,而专门对另一些运动敏感,敏感之后还要输出助力。

刚性的外骨骼相当于机器人,柔性的外骨骼相当于肌肉衣服,两者的核心问题在于:怎么把所需要的功能传递给人体?

刚性外骨骼大可以完全随动,利用机器人本身的特性去负重,去操作,去运动。但这样做轻不了。刚性外骨骼需要融合柔性的肌肉助力特色,因此必须与人体的运动耦合,也就是说,有时候人得带动外骨骼,有时候外骨骼得带动人。

前者需要外骨骼的反向驱动能力,后者需要外骨骼与人传力的接口,这种接口就相当于柔性外骨骼的衣服本身,在刚性外骨骼里一般称之为“绑缚”。

但如何让绑缚做到轻、舒适、和正确地传力?外骨骼相当于与人的软体组织进行交互,这天生就使得力传递变得不稳定和不舒适。

从外骨骼关节发出的扭矩,传递到人腿上,最终到达人体关节,有多少扭矩是消耗在了绑缚的柔性、人体肌肉的变形上去了呢?

反过来,那些想用人机交互力作为感知手段的外骨骼,有多少人机交互力被浪费在了绑缚和人体软组织的柔性上去了呢?这样的交互力还能使用吗?因此催生出了大量新原理的感知手段,例如肌电、柔性应力应变传感器等。

当然,要是对交互力不敏感,只是把它当做一个助力模式切换的判断的话,上述人机交互力接口的问题也不复存在。譬如在利用肌电信号控制的外骨骼上,不会有这样的交互接口耦合的问题,这也是肌电感知被作为外骨骼发展厚望的原因之一。

柔性外骨骼在绑缚上面的研究比较清晰,因为它的本体就是一件功能性衣服。它需要在柔性的布料上去考虑力带来的衣物的变形问题,需要考虑绑缚的牢靠问题,需要考虑传力路径的问题。它可能不需要敏感的交互力,但是目前它的确用到了力信号来判断助力的时机。

总之,刚性外骨骼传递给人力的绑缚,目前还是要向柔性外骨骼的绑缚学习。但是两者的助力原理不一定相同,但是如何绑的牢,传力稳,这是互通的。

那刚性外骨骼的人机力接口问题可以引入柔性外骨骼的绑缚解决方法。那柔性外骨骼的负重问题,能够引入刚性骨架来解决吗?

首先刚性骨架本身与人体就存在人机匹配问题,目前的做法一般是利用绑缚来缓解人机失配,学术一点的方法是用各种机构模拟人体关节运动轨迹。

那么刚性骨架的传力呢?如果把柔性外骨骼当做外肌肉看待,那么柔性外骨骼的绑缚就相当于外肌肉附着在人体外表面的附着点。而引入刚性骨架的目的是模拟人体骨骼的传力,将负重全部或部分传递到地面。

如果刚性骨架若没有助力,在非站立姿态下,负重力是传递不到地面的,因此引入的刚性骨架必须得有无源的思路在里面。

如果将柔性外骨骼的肌肉部分提供给刚性骨架,可以去除刚性骨架的无源助力单元,但是这不就是成为了普通的刚性外骨骼了吗?因此,刚柔结合,必须保留柔性外骨骼的肌肉+柔性绑缚助力原理。

柔性外骨骼部分有自己的一套助力逻辑,用来给人体在合适时机提供额外的肌肉力量,从而减轻人体肌肉负担。刚性外骨骼部分则是提供一部分支撑,利用无源的原理,将负重导到地面。

因此,当负重直接背在人体上,柔性肌肉发挥完全作用,刚性骨架无作用。当负重直接安装在刚性骨架上,无源发挥支撑作用,肌肉也发挥作用。

由此可以看出,柔性外骨骼相当于肌肉增强,刚性无源外骨骼就是移动支架。肌肉增强可以降低能耗,而移动支架则是直接省力。

后者对能耗的降低是间接影响的,因此无源外骨骼通常来说不一定有更好的能耗降低效果,因为在移动中重心的起伏、稳定平衡等动作也会耗能。而加入了柔性助力机制,这种额外的耗能可能会被解决掉,从而既省力又降能耗。

正如程天科技创始人王天曾认为:外骨骼的最终形态会变成一件衣服,传力路径被集成在布料里,驱动源被远程包裹在腰部或者背部,气动或者拉绳、或者新原理,让助力通过特殊的布料结构产生在人体关节处,可能是纤维的拉扯产生的扭矩,或是结构的变形产生的扭矩。

这件衣服不必全是柔性的,可以在无伤大雅的地方加入半刚性弹片,用来传递一些柔性布料无法传递的支撑力。

或者是全部用柔性结构,通过张拉整体概念设计,让张拉力变成整个结构的支撑力,这样可以在衣服上直接挂在负重,让负重通过整体显刚性的布料传递到地面。

未来的外骨骼,也许会演变成孤岛危机里的肌肉外甲一样,不强调负重而只需要增强,或者极端到重型动力装甲,强调负重与装载,而不求人体本身的增强。

但是未来不一定只有一种可能。也许人工肌肉的发展,会降维打击电机等传统驱动在下一代外骨骼上应用的前景,如远也科技的肌肉外甲,能源的发展,也可能会降为打击外骨骼本身的发展前景。

附1:引申阅读文章

  1. 柔性下肢助力机器人
  2. 外肌肉机器人演化史
  3. 抛弃骨骼的外骨骼——柔性外骨骼Soft Exosuit技术解析

附2:相关展开阅读

  1. 一文了解“康复机器人”方向通识
  2. 康复外骨骼机器人之技术篇
  3. 康复外骨骼产学研的道路
  4. 智能康复港平台生态
  5. 康复外骨骼机器人纳入医保的难点
  6. 盘点国内康复外骨骼机器人优质公司及产品
  7. 了解外骨骼机器人_王天(程天科技创始人)
  8. 了解“下肢康复外骨骼机器人”通识
  9. 人工智能在康复外骨骼机器人中的应用

https://zhuanlan.zhihu.com/p/489595084

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