中科院研制意念控制外骨骼：可一拳打穿墙体【2】

　　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。”

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　　外骨骼机器人

　　外骨骼机器人实质上是一种可穿戴机器人，它将人的智能与外部机械动力装置的机械能量结合在一起，可以给人提供额外的动力或能力。由于其安装位置和产生的作用和生物界中的骨骼很相似，故将其称为人类外骨骼。

　　延伸阅读：应用仍有多重困难

　　据了解，虽然人类外骨骼在最近十几年取得了很大的进展，然而现实中还有许多问题需要解决。

　　目前人类外骨骼主要通过采集肌电信号和力反馈的方法来获取穿戴者的运动意图，肌电信号采集的方法有很严格的外界环境限制，一旦信号采集的地方发生微小的变化(如流汗等)就会干扰信号的采集；而力反馈法具有本质上的滞后性，当穿戴者做出快速的运动或者高难度的动作时就会有阻碍感。

　　人类外骨骼主要通过捆绑的方式与穿戴者连接在一起，而这种方式具有很大的缺陷，如人体捆绑部位会因带子的束缚产生血液流通不畅等问题；捆绑处因肌肉的收缩、伸展产生的形状变形会很大程度上影响人类外骨骼的定位精度。

　　而且，人类外骨骼使用的便携式能源只能给系统提供2至9小时的续航时间，所以开发新的便携能源将成为需要解决的研究难题。

　　此外，由于人类的生理机构具有承受极限，每个关节有运动范围的限制，因此在人类外骨骼设计中，要防止对穿戴者造成伤害。