可穿戴式機(jī)器人WearableRobot作者：李澤翔可穿戴式機(jī)器人—電影中的場(chǎng)景很早就有科幻小說(shuō)提及穿戴在人體外表、具備動(dòng)力的特殊裝甲，借以提高人類的戰(zhàn)斗力，這樣的裝備即被稱作可穿戴機(jī)器人?！栋⒎策_(dá)》中的機(jī)器人

科技可穿戴式機(jī)器人WearableRobot《阿凡達(dá)》中的重型裝甲外骨骼機(jī)器人可穿戴式機(jī)器人—電影中的場(chǎng)景《鋼鐵俠》中的可穿戴式機(jī)器人WearableRobot可穿戴式機(jī)器人—基本信息1概念是指套在人體外面的機(jī)器人，也稱“外骨骼機(jī)器人”。2技術(shù)傳感、控制、信息、融合、移動(dòng)計(jì)算3作用為作為操作者的人提供一種可穿戴的機(jī)械機(jī)構(gòu)的綜合技術(shù)。4研制方面在研制方面主要美國(guó)和日本頗見成效WearableRobot可穿戴式機(jī)器人—簡(jiǎn)介出現(xiàn)可穿戴式機(jī)器人是從軍事領(lǐng)域需求中發(fā)展而來(lái)作用幫助人攜帶更多負(fù)載的機(jī)器人，以至于完成各種工作WearableRobot可穿戴式機(jī)器人—分類軍事領(lǐng)域士兵佩戴可穿戴機(jī)器人后，將成為一名超級(jí)士兵，擁有無(wú)窮的力量，可攜載更多的武器裝備，火力威力增強(qiáng)，防護(hù)水平提高，同時(shí)可克服任何障礙，高速前進(jìn)，不會(huì)產(chǎn)生疲勞感。以至于提高戰(zhàn)斗力醫(yī)療領(lǐng)域主要是協(xié)助殘障人士。如獨(dú)立行走，以及生活中的簡(jiǎn)單動(dòng)作生活工業(yè)領(lǐng)域

如救援方面，工業(yè)運(yùn)輸方面WearableRobot可穿戴式機(jī)器人美國(guó)五角大樓認(rèn)為，未來(lái)士兵應(yīng)當(dāng)全面實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)機(jī)器人

化，并責(zé)成國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局

負(fù)責(zé)，撥款5000萬(wàn)美元從事這

一領(lǐng)域內(nèi)可穿戴機(jī)器人項(xiàng)目的研

究。WearableRobot

1978年麻省理工學(xué)院研制的外骨骼機(jī)器人項(xiàng)目可穿戴式機(jī)器人結(jié)構(gòu)材料必須使用堅(jiān)固，輕型且有彈性的材料。這種材料必須能夠保護(hù)穿戴者，以大幅度減少傷亡輕巧的能源攜帶的能源必須能夠維持24小時(shí)的工作，且輕巧完全無(wú)聲控制與動(dòng)作能夠同步跟隨使用者的動(dòng)作，加強(qiáng)使用者的力量并模仿各種動(dòng)作如跳躍跑動(dòng)等液壓元件動(dòng)作必須流暢、高效且完全無(wú)聲WearableRobot美國(guó)發(fā)布的可穿戴機(jī)器人計(jì)劃的研制招標(biāo)書可穿戴式機(jī)器人—美國(guó)“外骨骼增強(qiáng)人類體能表現(xiàn)”（ExoskeletonforHumanPerformanceAugment）計(jì)劃橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（OakRidgeNationalLaboratory）加州大學(xué)伯克利分校薩克斯（Sarcos）公司。2005年，薩克斯公司的全身式外骨骼機(jī)器人脫穎而出。從2006年起，薩克斯公司開始獨(dú)挑大梁研制美國(guó)軍用外骨骼機(jī)器人，2007年，該公司被雷聲公司收購(gòu)。2008年4月28日，雷聲公司宣稱薩克斯公司的外骨骼機(jī)器人XOS已獲得顯著成功，但仍在繼續(xù)改進(jìn)，2009年美軍開始測(cè)試經(jīng)過(guò)改進(jìn)的型號(hào)。WearableRobot可穿戴式機(jī)器人WearableRobot

可穿戴機(jī)器人可顯著增強(qiáng)士兵的負(fù)重能力

可穿戴機(jī)器人可增強(qiáng)士兵的持續(xù)行進(jìn)能力可穿戴式機(jī)器人—主要問(wèn)題最困難的是能源問(wèn)題在最初研制階段，伯克利分校采取的是利用人體行走動(dòng)作充電的方案。“伯克利下肢末端外骨骼”（BLEEX）機(jī)器人只到士兵腰部附近，負(fù)載就掛在腰際附近的支架上，最大負(fù)載可達(dá)45kg，電源可維持20小時(shí)。在最大負(fù)載時(shí)，使用者的氧氣消耗量比自力負(fù)擔(dān)同樣質(zhì)量要少15%。伯克利分校推出的第二代BLEEX在零部件微型化方面很有成效，所有的電子線路和許多機(jī)械部件都容納在金屬管內(nèi)。但由于發(fā)電裝置影響到行走步態(tài)，所以使用者消耗的能量反而較多。WearableRobot人做出的動(dòng)作力傳感器中控電腦液壓元件移動(dòng)活塞線纜動(dòng)作可穿戴式機(jī)器人—XOS（美國(guó)）薩克斯公司暫時(shí)擱置能源問(wèn)題。先解決全身式外骨骼的控制、快速反應(yīng)以及流暢動(dòng)作等問(wèn)題。只要有能源，XOS就可以讓使用者輕松地連續(xù)500次舉起、放下90kg的杠鈴。鑒于美軍的目標(biāo)是舉起180kg的物品，還有跑、跳等能力，所以XOS仍在改進(jìn)之中。XOS的控制原理類似線性傳導(dǎo)控制。XOS在特定的地方設(shè)置了“力傳感器”。XOS工作原理類似于飛機(jī)的線性傳導(dǎo)控制。WearableRobot可穿戴式機(jī)器人—XOS（美國(guó)）XOS堪比“鋼鐵俠”WearableRobot可穿戴式機(jī)器人—HAL（日本）筑波大學(xué)的山海嘉之教授創(chuàng)立的Cyberdyne公司研制出混合助力肢體（HAL）外骨骼機(jī)器人。第五代產(chǎn)品HAL-5在2005年亮相愛(ài)知世界博覽會(huì)并引起廣泛關(guān)注，并被美國(guó)《時(shí)代》雜志評(píng)為2005年最佳發(fā)明。HAL-5自身質(zhì)量21kg，可以自我支撐，所以使用者穿上它之后不會(huì)感覺(jué)有負(fù)擔(dān)。由掛在腰際的鋰電池提供能源的HAL-5至少可以幫助使用者增加40kg的抬起或舉起能力。完成HAL-5“人機(jī)默契”訓(xùn)練通常需要30分鐘。WearableRobot可穿戴式機(jī)器人—HAL（日本）HAL-5控制系統(tǒng)不使用力傳感器，而是使用貼附在人體皮膚上的電極檢測(cè)微弱的生物電流來(lái)判斷使用者想要出力的方式。記憶并模仿使用者的動(dòng)作特點(diǎn)，例如某一條腿比較無(wú)力，這樣可以更密切地配合使用者，也可以解決某些人生物電流較弱的問(wèn)題WearableRobot可穿戴式機(jī)器人—HAL（日本）HAL-5于2008年10

月開始生產(chǎn)，

年產(chǎn)量500套但日本目前還沒(méi)有傳出研制軍用外骨骼機(jī)器人的消息。WearableRobot其它類型的可穿戴式機(jī)器人1.救援機(jī)器人T52Enryu

T52Enryu是機(jī)器人家族的一個(gè)大塊頭，重量近5噸，身高達(dá)到3米。它非常強(qiáng)勁，可以幫助救援人員清理路面上的碎片。T52Enryu可以在任何災(zāi)害的救援工作中派上用場(chǎng)，例如地震。它靠液壓驅(qū)動(dòng)，也被稱之為“超級(jí)救援機(jī)器人”，能夠舉起重量近1噸的重物，機(jī)械臂則可以完成所有類型的動(dòng)作。T52Enryu由日本公司Tmsuk于1994年3月設(shè)計(jì)，而后在長(zhǎng)岡技術(shù)科學(xué)大學(xué)接受測(cè)試。測(cè)試中，它成功從雪堆上舉起一輛汽車。WearableRobot其它類型的可穿戴式機(jī)器人2.松下充氣式外骨骼松下充氣式外骨骼在設(shè)計(jì)上用于幫助癱瘓患者。它的肘部和腕部裝有傳感器，允許手臂控制8塊人造肌肉。人造肌肉內(nèi)裝有壓縮空氣，用于擠壓癱瘓部位。WearableRobot其它類型的可穿戴式機(jī)器人3.伯克利·布里克外骨骼伯克利·布里克外骨骼由美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局(DARPA)設(shè)計(jì)，致力于幫助士兵、營(yíng)救人員、野火消防員以及其他所有應(yīng)急人員的Bleex計(jì)劃為設(shè)計(jì)提供資金支持。設(shè)計(jì)伯克利·布里克外骨骼的目的就是幫助這些人員輕松攜帶各種裝備。WearableRobot其它類型的可穿戴式機(jī)器人4.機(jī)甲外骨骼機(jī)甲外骨骼是科幻小說(shuō)中經(jīng)常出現(xiàn)的機(jī)甲的一種復(fù)制品，高度達(dá)到18英尺（約合5.48米），由美國(guó)阿拉斯加州的工程師卡洛斯·歐文斯發(fā)明。機(jī)甲外骨骼實(shí)際上是一種步行機(jī)，由里面的駕駛員操控。它的外形與人類似，正如科幻小說(shuō)中所描述的那樣，它也擁有一身好拳腳和劍術(shù)。WearableRobot其它類型的可穿戴式機(jī)器人5.Stelarc外骨骼Stelarc外骨骼是一款肌肉機(jī)器人，外形與蜘蛛人類似，長(zhǎng)有6條腿，直徑達(dá)到5米。它是一種混合人機(jī)，充氣和放氣之后便可膨脹和收縮，與其他外骨骼相比具有更高的靈活性。使用時(shí)，操作人員需站在中間，控制機(jī)器朝著面部方向移動(dòng)。Stelarc外骨骼由流體肌肉傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)，裝有大量傳感器。WearableRobot其它類型的可穿戴式機(jī)器人6.腦控外骨骼系統(tǒng)這種外骨骼能夠?qū)崿F(xiàn)骨骼、肌肉與神經(jīng)系統(tǒng)之間的交互作用。所有骨骼和肌肉都由大腦直接控制。腦控外骨骼系統(tǒng)由美國(guó)密歇根州大學(xué)的神經(jīng)力學(xué)試驗(yàn)室設(shè)計(jì)。WearableRobot其它類型的可穿戴式機(jī)器人7.Springwalker外骨骼Springwalker外骨骼能夠像所有動(dòng)物一樣奔跑跳躍。借助于這種外骨骼，佩戴者的奔跑速度最快可達(dá)到每小時(shí)35英里（約合56公里），跳躍高度可達(dá)到5英尺（約合1.52米）。CompanyLogo其它類型的可穿戴式機(jī)器人8.被謀殺教授步行輔助設(shè)備這款步行輔助設(shè)備用于幫助少肌癥患者恢復(fù)身體機(jī)能。少肌癥可導(dǎo)致患者骨骼肌流失。之所以起“被謀殺教授”這個(gè)名字是因?yàn)檫@款步行輔助設(shè)備由美國(guó)弗吉尼亞理工大學(xué)被人槍殺的凱文·格拉納塔教授研制。格拉納塔早已經(jīng)離開人世，但他研制的步行輔助外骨骼卻仍在幫助著很多患者。Wearabl