穿戴外骨骼助力機(jī)器人野練

國產(chǎn)“外骨骼”,，讓你分分鐘變身自主“鋼鐵俠”

專家聊裝備

近日,，中國兵器工業(yè)集團(tuán)西北機(jī)電工程研究所研制的“穿戴式外骨骼助力機(jī)器人”對外發(fā)布第二代樣機(jī),，其功能和性能指標(biāo)已接近或達(dá)到國際同類裝備的技術(shù)水平,。

最新照片顯示,，第二代外骨骼系統(tǒng)更加輕量化,，好似穿在人體上的“鋼鐵戰(zhàn)衣”,，使用該系統(tǒng)可大幅提高人體的負(fù)重能力,，緩解身體疲累,，降低骨骼肌肉受傷幾率,，在應(yīng)對復(fù)雜地形環(huán)境、隨機(jī)性任務(wù)時具有較好的靈活性,。

“除了負(fù)重搬運,，還可進(jìn)行山地負(fù)重攜行和高原巡邏?！蔽鞅睓C(jī)電工程研究所特種裝備研究室副主任,、該項目負(fù)責(zé)人莫新民表示，外骨骼機(jī)器人是為滿足高原,、山地,、城市等復(fù)雜地形環(huán)境條件下，戰(zhàn)士執(zhí)行各種作戰(zhàn)或后勤任務(wù)對體能增強(qiáng)的迫切需求而研發(fā)的單人操作的智能仿生軍民兩用多功能攜行助力系統(tǒng),?！捌浣Y(jié)構(gòu)部件并聯(lián)在人體肢體外側(cè)，與人體關(guān)節(jié)并行運動,，將人體的大部分外負(fù)載重量傳遞到地面,，控制系統(tǒng)的智能和主動性能對人體關(guān)節(jié)適時助力?！?/p>

新發(fā)布的第二代外骨骼系統(tǒng)自重24kg,，行進(jìn)速度每小時4—4.8公里,，單人穿戴時長約2分鐘，旁人輔助穿戴40秒,，脫卸30秒并可折疊運輸,，適應(yīng)1.6m—1.9m的身高范圍，額定負(fù)重50kg,，可連續(xù)工作4小時,。“相比第一代外骨骼系統(tǒng)自重減輕30%,，背架系統(tǒng)實現(xiàn)了集成一體化設(shè)計,；控制系統(tǒng)伺服跟蹤延遲時間縮短了50%；動力電池具備SMBus管理功能,；整個傳感網(wǎng)絡(luò)得到優(yōu)化,，姿態(tài)測量維度從一維提升到三維，使系統(tǒng)的逆動力學(xué)解算精度提高了25%,?！蹦旅窠榻B道。

本次發(fā)布的外骨骼助力機(jī)器人系統(tǒng)是該研究所獨立自主研發(fā)的第一代系統(tǒng)的優(yōu)化升級,，樣機(jī)關(guān)鍵技術(shù)均立足團(tuán)隊自主研發(fā),，掌握全部核心關(guān)鍵技術(shù)并擁有全部知識產(chǎn)權(quán)，其功能和技術(shù)指標(biāo)已基本達(dá)到美國洛克希德,？馬丁公司發(fā)布的人體負(fù)重支撐系統(tǒng)(HULC)的相關(guān)指標(biāo),。西北機(jī)電工程研究所于2013年組建了外骨骼機(jī)器人科研團(tuán)隊，歷經(jīng)五年的多輪設(shè)計迭代及優(yōu)化,，項目團(tuán)隊解決了人機(jī)耦合系統(tǒng)面臨的高動態(tài)性,、特異性與不確定性難題，取得了人機(jī)協(xié)同智能傳感控制技術(shù),、人體運動適應(yīng)性承載機(jī)構(gòu)設(shè)計技術(shù)和輕小高效液壓驅(qū)動技術(shù)等一系列核心關(guān)鍵技術(shù)的突破,。“如果不突破這些核心關(guān)鍵技術(shù),，外骨骼機(jī)器人就動不了,、動不好，更別說實現(xiàn)為士兵助力等多種功能,。此外，進(jìn)口元器件的國產(chǎn)化和技術(shù)成熟度增加也使成本大幅下降,?！蹦旅癖硎尽?/p>

世界范圍內(nèi),，外骨骼機(jī)器人系統(tǒng)的研發(fā)競爭激烈,。以美國,、俄羅斯和法國等科技發(fā)達(dá)國家為代表的外骨骼機(jī)器人系統(tǒng)和項目主要有，美國洛克希德,？馬丁公司的HULC系統(tǒng),、美國特種作戰(zhàn)司令部的“戰(zhàn)術(shù)突擊輕型作戰(zhàn)服”項目和俄羅斯國防部第三中央研究所的“勇士-21”系統(tǒng)等。外骨骼機(jī)器人系統(tǒng)有剛性,、柔性,、主動、被動四類,，但部分外骨骼系統(tǒng)以“剛?cè)狁詈稀被颉爸鞅粍訌?fù)合”等復(fù)合技術(shù)形態(tài)展現(xiàn),。“根據(jù)不同應(yīng)用場景需求和技術(shù)特點,，復(fù)合技術(shù)形態(tài)應(yīng)該是外骨骼機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展方向,。”莫新民說,。

第二代外骨骼機(jī)器人系統(tǒng)的軍民應(yīng)用前景均十分廣闊,。軍用方面，一是作為單兵作戰(zhàn)平臺,，與無人系統(tǒng)高度融合后形成強(qiáng)大靈活的作戰(zhàn)能力,，可能深刻改變現(xiàn)有作戰(zhàn)模式；二是作為支援保障類裝備,，增強(qiáng)士兵的負(fù)重與機(jī)動能力,，協(xié)助完成高原山地環(huán)境軍用物資運輸、野外彈藥補給,、戰(zhàn)場救援,、抗震搶險救災(zāi)、狹小空間物資搬運等高負(fù)荷高強(qiáng)度任務(wù),，可大幅提高士兵對缺氧環(huán)境的耐受力,；三是通過專項設(shè)計拓展應(yīng)用于核工業(yè)全封閉穿戴式輻射防護(hù)服、航天員太空助力等領(lǐng)域,。

民用方面,，針對需求進(jìn)行適應(yīng)性設(shè)計并應(yīng)用于多個行業(yè)領(lǐng)域，如高層消防,、抗震搶險救災(zāi),、物流業(yè)等，還可幫助老年人和殘疾人實現(xiàn)自主行走,?！案倪M(jìn)型外骨骼機(jī)器人系統(tǒng)已進(jìn)行相關(guān)野外試驗驗證，不過投入實用還有距離,，將在成本,、可靠性,、可維修性、耐環(huán)境性四個方面進(jìn)行一系列優(yōu)化和提升并盡快開展小批量試用,?！蹦旅裾f。本報記者 唐芳