人体外骨骼服技术综述

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1、第４２卷第８期计算机科学Ｖｏｌ．４２Ｎｏ．８２０１５年８月ＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅＡｕｇ２０１５人体外骨骼服技术综述张向刚秦开宇石宇亮（电子科技大学成都６１１７３１）摘要人体外骨骼系统是一种穿戴在操作者身体外部的，融入了先进控制、信息、机械等技术的人机电系统，最终实现了力量的增强和感官的延伸。其研究将大大促进机器人技术、认知科学、医学等学科的发展，在抢险救灾、家庭护理等诸多方面具有广阔的应用前景，因此具有重要的科学理论意义和应用价值。首先介绍了人体外骨骼系统在国内外的发展和研究现状，然后简介了其基本功能结构和工作原理，接着阐述了实现外骨骼系统所涉及的主要

2、关键技术，包括：仿生机械结构、人机接口、随动控制、驱动机构和能源系统技术等，并介绍了一些相关的新兴研究方向。关键词人体外骨骼，人机耦合中图法分类号ＴＰ２４２．６文献标识码ＡＤＯＩ１０．１１８９６／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２－１３７Ｘ．２０１５．８．００１ＲｅｖｉｅｗｏｆＨｕｍａｎＥｘｏｓｋｅｌｅｔｏｎＳｕｉｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＺＨＡＮＧＸｉａｎｇ－ｇａｎｇＱＩＮＫａｉ－ｙｕＳＨＩＹｕ－ｌｉａｎｇ（ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＣｈｉｎａ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１１７３１，Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｈｕｍ

3、ａｎｅｘｏｓｋｅｌｅｔｏｎｓｕｉｔｉｓａｎａｕｔｏｍａｔｉｃｅｌｅｃｔｒｏ－ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｙｓｔｅｍ，ｗｈｉｃｈｉｓｗｏｒｎｏｎｔｈｅｗｅａｒｅｒ’ｓｂｏｄｙｔｏａｕｇｍｅｎｔｈｕｍａｎｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｅｎｄｕｒａｎｃｅ，ａｎｄｅｘｔｅｎｄｈｕｍａｎ’ｓｃａｐａｂｉｌｉｔｉｅｓ．Ｈｕｍａｎｅｘｏｓｋｅｌｅｔｏｎｓｕｉｔｉｓａｃｏｍｐｌｅｘｉｎｔｅ－ｇｒａｔｅｄｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｍｅｃｈａｎｉｃｓ，ｃｏｍｐｕｔｅｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｃｏｎｔｒｏｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｍｉｃｒｏ－ｄｒｉｖｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｍａｔｅｒｉａｌｓｔｅｃｈ

4、ｎｏｌｏｇｙａｎｄｏｔｈｅｒｄｉｓｃｉｐｌｉｎｅｓ．Ｉｔｃａｎｂｅｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｔｈｅｈｅａｌｔｈｃａｒｅ，ｍｅｄｉｃａｌｃａｒｅ，ｒｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎｏｆｓｔｒｏｋｅｐａｔｉｅｎｔｓ，ｏｕｔｄｏｏｒｓｐｏｒｔｓ，ｅｍｅｒｇｅｎｃｙｓｉｔｕａｔｉｏｎｓ，ｄｉｓａｓｔｅｒｒｅｌｉｅｆ，ａｎｄｓｏｏｎ．Ｍａｎｙｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔｓａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｃａｎｂｅｄｅｒｉｖｅｄｆｒｏｍｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｅｓｏｎｉｔ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｏｖｉｄｅｄａｒｅｖｉｅｗｏｆｔｈｅｈｉｓｔｏｒｙａｎ

5、ｄｔｈｅｌａｔｅｓｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｏｆｈｕｍａｎｅｘｏ－ｓｋｅｌｅｔｏｎｓｓｕｉｔ．Ｔｈｅｎｔｈｅｏｖｅｒｖｉｅｗｏｆｔｈｅａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅａｎｄｗｏｒｋｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄｔｈｉｓｐａｐｅｒｅｎｄｅｄｗｉｔｈａｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎｏｆｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌｃｈａｌｌｅｎｇｅｓａｎｄｆｕｔｕｒｅｒｅｓｅａｒｃｈｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓｗｈｉｃｈａｒｅｃｒｉｔｉｃａｌｔｏｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｅｘｏｓｋｅｌｅｔｏｎｓ．ＫｅｙｗｏｒｄｓＨｕｍａｎｅｘｏｓｋｅｌｅｔｏｎ，Ｈｕｍａｎ－ｍａｃｈｉｎｅｃｏｕｐｌｉｎ

6、ｇ目光，包括神奈川理工学院（ＫＩＴ）、筑波大学（Ｔｓｕｋｕｂａ）、加州１概述大学伯克利分校（Ｂｅｒｋｅｌｅｙ）、麻省理工学院（ＭＩＴ）、南洋理工外骨骼（Ｅｘｏｓｋｅｌｅｔｏｎ）这一名词来源于生物学中昆虫和大学等等。根据不同的划分标准，外骨骼系统可进行不同的壳类动物的坚硬外壳，外骨骼主要为昆虫和壳类动物提供了分类。根据辅助人体部位，可分为上肢外骨骼、下肢外骨骼、防护和支撑功能。人体机械外骨骼系统是一种穿戴在操作者全身外骨骼和某个关节外骨骼等。根据执行机构的不同，身体外部的，融入了先进控制、信息、通信等技术的人机电系可分为电机驱动、液压驱动、气动驱动和被动辅助等。

7、根统，在为操作者提供了诸如保护、身体支撑等功能的基础上，据用途和功能，可以分为通过外骨骼技术，以提高身体机通过融入传感、控制、信息耦合、移动计算等先进技术，为穿戴能的力量增强型外骨骼；以及通过外骨骼技术，补偿人体者提供了额外的动力或能力，增强了人体机能，能够在操作者功能缺陷或不足的辅助型外骨骼，主要用于医疗保健和康的控制下完成一定的功能和任务。使人机融合为具有机器的复服务。力量和人的智力的超智能体，实现力量的增强和感官的延伸。人体外骨骼系统在抢险救灾、探测越野、康复医疗、家庭人体外骨骼服是人体与机器的完美结合。穿戴者和外骨护理等诸多方面具有广阔的应用前景，而且

8、其技术的研究将骼成为了一个闭环的协同系