美國科學家開發可穿戴外骨骼裝備及功能組件的進展
2022-12-29
據美國柔性電子打印材料雜志5月15日刊載,受美國陸軍研究實驗室資助,佐治亞理工學院的研究人員概述了可穿戴外骨骼裝備及其構成功能組件的最新進展。目前主流外骨骼裝備由復雜的電氣系統和笨重的硬件組成,限制了用戶的運動、移動能力。此外,由于缺少識別用戶意圖的生理信號預測功能,以及不能進行感知-觸覺反饋,用戶在使用中存在不便。為解決這些問題,可穿戴外骨骼受到廣泛關注?纱┐魍夤趋赖闹饕l展目標是縮小電氣系統,降低裝備體積,減小對用戶使用的影響,提高使用體驗。為此生理信號傳感器和感知技術已應用于可穿戴外骨骼,并配合觸覺反饋系統,使用戶控制外骨骼做出動作的更準確。目前在可穿戴外骨骼裝備中用于生理信號感知的方法主要有腦電圖、肌電圖、慣性測量三種,實現動作執行的機構主要有伺服電機、軟致動器。機器學習算法在處理可穿戴傳感器的噪聲數據,預測用戶運動意圖方面有巨大優勢,已得到廣泛應用。發展較快的可穿戴外骨骼裝備有手部外骨骼,可以強化手部運動能力;肘部和肩部外骨骼,主要輔助抬起物體,如喝水、進食;髖關節、膝關節、腳踝外骨骼,主要降低步行消耗。未來可穿戴外骨骼裝備的研究方向包括:使用柔軟、輕質的材料制造;改善用戶運動意圖預測方法,提高預測準確度。這項研究概述了可穿戴外骨骼傳感器、執行器、用戶意圖感知方法的進展,提出了未來研究方向,可促進外骨骼裝備的發展。(船舶信息研究中心 衛正 供稿 丁宏 審核)
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