中科院研制意念控制外骨骼：可一拳打穿墙体

　　在中科院常州先进制造技术研究所，一款高科技含量的机械外骨骼已研制成功，目前已进入调试阶段。

　　这套外骨骼与人的下半身十分相似，本体全部由航空铝打造，在人体的腰部和腿部分别设有9处固定带，并装有22个传感器， 6个驱动器和1个控制器，重约20公斤。

　　能协助负重70公斤的重物，也能一拳打穿墙体救人。

　　2014年巴西世界杯揭幕战上，一名患有截瘫的巴西少年身穿一套“外骨骼”机器人，开出了本届世界杯的第一球，从而成为全世界瞩目的焦点。在中科院常州先进制造技术研究所，亦有一款高科技含量的机械外骨骼已研制成功，目前已进入调试阶段。

　　有腿有脚的“钢铁外衣” 通过电机助力

　　今年3月，中科院常州先进所科研项目办公室主任、副研究员陈剑和他的小伙伴们瞄准外骨骼机器人系统，研制了名为EXOP-1(认知外骨骼机器人1号)的外骨骼机器人。昨天上午在先进所见到他们，这群“80后”年轻人正忙着对机器人最后的调试。

　　被悬挂在先进所研究室的这套外骨骼，它有脚、有腿，与人的下半身十分相似，本体全部由航空铝打造，在人体的腰部和腿部分别设有9处固定带，并装有22个传感器， 6个驱动器和1个控制器，重约20公斤。

　　陈剑介绍，穿上这一层“钢铁外衣”，就像操作一台“机器战甲”，力量会有大幅度的提高。“每条腿都有3个电机，每个电机对应了腿部的人体的髋关节、膝关节和踝关节，通过电机，达到给每个关节助力的作用。”在系统膝关节上侧，记者看到还设置了5格档位，身高1.7米到1.8米的人穿戴可以根据身高自行调节，而鞋子也是特别定制的，每只足底装了4个传感器。

　　一套外骨骼系统造价在30万元以内。从3月份立项，到搭建本体、做控制程度、传感器，陈剑和他的团队相继攻克了降低机器人重量、电机联调和如何准确获取运动意图等难题，预计本月底试制完成样品。

　　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。”