大陸中心/綜合報導
巴西世界盃揭幕戰上,一位患有截癱的少年穿著「外骨骼」機器人開球,成為全球矚目的焦點。事實上,中國科學院也研製成功了高科技的「鋼鐵人」戰衣,目前進入調試階段。負責人透露,第二代也已經在研製中,從系統到助力功效,將有更大的提升,「在災區,一拳打穿牆救人,不是沒有可能。」
根據《常州晚報》報導,今年3月,中科院常州先進所科研項目辦公室主任、副研究員陳劍和他的團隊,瞄準外骨骼機器人系統,研製了名為EXOP-1(認知外骨骼機器人1號)的外骨骼機器人。
懸掛在研究室內的這套外骨骼,有腳、有腿,與人的下半身十分相似,本體全部由航空鋁打造,在人體的腰部和腿部分別設有9處固定帶,並裝有22個感測器, 6個驅動器和1個控制器,重約20公斤。(上圖/中國常州網)
陳劍介紹,穿上這一層「鋼鐵外衣」,就像操作一台「機器戰甲」,力量會有大幅度的提高。「每條腿都有3個電機,每個電機對應了腿部的人體的髖關節、膝關節和踝關節,通過電機,達到給每個關節助力的作用。」
在系統膝關節上側,還設置了5格檔位,身高170公分到180公分的人穿戴可以根據身高自行調節,而鞋子也是特別訂製的,每隻足底裝了4個感測器。
一套外骨骼系統造價在30萬元(人民幣)以內。研究團隊相繼攻克了降低機器人重量、電機聯調和如何準確獲取運動意圖等難題,預計本月底試製完成樣品。
陳劍指出,按驅動方式分,目前世界上研製的外骨骼機器人有液壓驅動、氣動驅動和電機驅動,而他們研製的就是第三種。「人要抬腿走路時,會產生一個運動趨勢,這個信號傳達給足底的感測器,反應到大小腿肌肉,再傳達給控制器和驅動器,繼而自動設定關節的旋轉角度,系統本身通過檢測壓力變化和人體姿態變化,解讀運動意圖,推動人體行走,達到相一致的動作。」
事實上,外骨骼機器人可以廣泛應用於登山、旅遊、消防、救災等需要背負沉重的物資、裝備而車輛又無法使用的情況。
陳劍團隊研製的,屬於助力負重型的機器人。陳劍舉例說,假如要負重200斤的東西,穿上外骨骼機器人,這件事情就變得輕而易舉。「其中80%的重量都能通過機器人助力」。
EXOP-1計畫承受負重70公斤,其中助力功預計達到70%以上,目前已有多地消防公安部門有預訂意向。「我們設計的外骨骼是給正常人穿戴的,可以運用在消防救火上,幫助消防員負重滅火物資。」
目前,團隊的第二代認知外骨骼機器人也已經在研製中,相比第一代,從系統到助力功效,將有更大的提升。「高樓大廈著火,穿著外骨骼的『鋼鐵蜘蛛人』去滅火,或者在災區,一拳打穿牆體救人,也不是沒有可能。」
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