下肢外骨骼机器人研究现状及发展趋势.pdf

外骨骼机器人的概念最早源自自然界中生物体的外骨骼，其目的是为人类提供额外的动力支持和保护。在实际应用中，外骨骼机器人可分为三大类：助力型、步态训练康复型和下肢运动辅助型。助力型外骨骼机器人面向健康人群，尤其在军事领域中提升士兵的负重能力。步态训练康复型外骨骼机器人用于帮助下肢运动能力受损患者，例如美国特拉华大学开发的ALEX2 ReWalk外骨骼机器人。下肢运动辅助型外骨骼机器人则主要服务于残疾人，帮助他们完成站立和行走等动作，提高生活质量。 下肢外骨骼机器人的研究涉及到众多学科领域，包括机电工程、材料学、人机智能、自动控制、机器人学、信息处理和驱动技术等。关键技术主要包括机械结构设计的合理性，要求外骨骼机械结构和人体运动相匹配，保持穿戴者的安全性和灵活性。 外骨骼机器人的驱动方式多样，包括气动驱动、液压驱动、电动驱动和混合驱动等。每种驱动方式都有其优缺点。例如，电动驱动的外骨骼机器人结构较为简单，控制较为精确，但其输出扭矩相对较小。而气动驱动和液压驱动虽然可以提供较大的力矩，但响应速度慢，控制不够精确。 随着科技发展，尤其是仿生学技术、智能控制技术、传感器技术和材料技术等领域的突破，外骨骼机器人技术取得了显著进步。预计未来的发展趋势将集中于减轻系统重量、延长电池续航时间、提高穿戴舒适性、智能化控制算法的优化以及增强人机交互的自然性等方面。 目前，外骨骼机器人的研究和应用已取得一系列进展，并在多个领域展现了其研究价值和实用价值。随着技术的不断发展，外骨骼机器人有望在康复医学、军事、工业和民用等更广泛的领域发挥重要作用，并成为未来机器人技术的一个重要研究方向。