外骨骼

摘要： 背景:由于传统的康复训练方法对慢性损伤患者的功能恢复效果有限,康复机器人在慢性损伤的康复训练中正得到越来越多的研究和应用.目的:解析和追踪近10年康复机器人领域相关研究的热点和前沿,为未来研究提供一定指导.方法:计算机检索2010-2020年在Web of Science数据库SCIE核心数据合集发表的康复机器人相关研究,检索条件为"TS=(rehabilitation robot OR rehabilitation robotics)".运用CiteSpace 5.7可视化软件,从高影响力国家/地区、作者、高频关键词及突现词等方面解析康复机器人研究的热点与前沿.结果 与结论:①最终纳入3194篇文献,近年来康复机器人的研究热度一直持续不减,相关文献年发表量呈现稳定增长的趋势,美国发文量位居首位,中国紧跟其后;②美国西北大学以发文量161篇位居机构第一位;瑞士苏黎世大学教授Riener R以发文量48篇位居作者第一位;③研究形成了9个具有代表性的关键词聚类,并随时间推移呈现研究重点和方向的转变趋势;④近10年研究热点主要集中在康复机器人的智能控制、任务分析与学习、性能和可靠性、康复机器人人机交互方式如何通过机器智能与生物智能的融合,实现机器人与人的自然、精准交互等方面;⑤目前,康复机器人在上肢和神经损伤领域的应用最广泛,关于脑机接口、虚拟现实、柔性可穿戴式、任务分析和外骨骼类的康复机器人研究越来越引起人们的关注,是近年来康复机器人研究的前沿和热点领域,代表着未来的研究发展趋势,是今后研究可以参考的方向.未来康复机器人领域的研究应着重关注以下方面:一是关注患者功能需求,提高生活质量;二是加强多学科交叉合作,构建区域国家合作网络.

摘要： 为实现健康生活,基于下肢残障人群增多及产品设计趋于人性化的背景,对用于下肢辅助行走的外骨骼产品设计进行了研究分析,从而提出更能满足下肢残障人群需求的外骨骼产品设计方案。首先,对作为研究对象的外骨骼产品进行了解;然后,研究下肢残障人群的生理及心理特征,分析该类群体的需求;最后,通过综合分析外骨骼产品功能、结构、造型、材质等方面,归纳出外骨骼产品的设计思路,为今后的外骨骼产品设计发展提供一定的参考。

摘要： 国内外很多机构都将摄氧量作为评价外骨骼机器人性能好坏的指标之一,但各研究结果存在差异。针对摄氧量的测定易受多因素干扰等问题,通过气体分析仪和polar表研究在行走过程中跑步机的坡度、负载重量以及呼吸方式等不同因素对人体运动摄氧量和心率的影响。结果发现当坡度由0°增加到10°时,人体运动的摄氧量增加了121%,心率增加了36%;在相同坡度下,人体运动时的摄氧量和心率随着负载重量的增加近似线性增加;憋气的呼吸方式会引起摄氧量增加25%,心率增加7%。这对外骨骼机器人助力效率的测试具有指导意义。

摘要： 外骨骼能为人类运动提供辅助力,辅助人们完成更高强度的工作,在市场中的应用日益增加,解决其人机协调性问题变得尤为重要。为评估无源上肢外骨骼在三个运动平面上的基础协调性,12名受试者模拟了3种基础负重任务。运用光学动作捕捉设备采集受试者肩肘腕关节、腕肩髋的夹角和两肘间距的运动数据,并使用SPSS对其进行Wilcoxon秩和检验,最后通过五级李克特量表问卷采集主观评估数据,验证主客观结果的一致性。结果显示,该上肢外骨骼对水平面任务的干扰较为明显,会限制双臂水平向后摆动;对其余运动平面的干扰较小,不影响任务的正常完成。该外骨骼的协调性有待进一步提高,主客观结果一致,表明该方法能有效的定量评估外骨骼的协调性。

摘要： 热爱是一种蓬勃的生命力,每一位接触袁博的人都能轻易地感受到从他身上由内而外散发出的那种对机械世界的热爱。作为牛迪科技的创始人,袁博带领团队在五年时间里从设计初代产品到今天实现无源负重和无源搬运系列产品的量产,这是团队的里程碑,也是创业五年袁博给自己的交代。

摘要： 柔性外骨骼具有良好的人机交互性能,因此在行军助力、康复助老、智能助残等方面具有广阔的应用前景。在人体行走过程中,踝关节做功最多、承载最大,因此设计了一款踝关节柔性助力外骨骼系统达到减缓小腿肌肉疲劳的目的。首先,通过Vicon动作捕捉实验采集人体行走过程中的关节角度信息和足底压力数据,利用生物力学分析软件Opensim分析踝关节的运动特性;然后,基于踝关节的运动特性设计了足底压力识别、电机驱动、绳索传动的柔性外骨骼,辅助踝关节跖曲;最后,通过小腿肌群的肌电信号,评估外骨骼的助力效果。实验结果显示在外骨骼的辅助下,腓骨前肌、内侧腓肠肌、比目鱼肌的肌电信号均方根值分别降低了7.2%、13.4%和8.9%,即该外骨骼能够有效减小小腿肌肉疲劳。

摘要： 针对神经根型与交感神经型颈椎病,基于颈椎牵引、前屈/后伸、左/右侧屈及旋转运动康复治疗方式,设计了一种基于6-SPS/CS型并联机构的可穿戴式颈椎动力外骨骼。首先,基于人体生物力学进行外骨骼机构设计与颈椎运动分析,采用空间坐标变换方程和闭环矢量法对外骨骼等效并联机构进行运动学逆解分析;其次,利用ADAMS软件对外骨骼等效机构模型进行运动仿真分析,求解出位移、速度和加速度随时间的变化曲线,并与逆运动学理论模型进行对比分析,进一步验证了康复运动范围的可行性;最后,对颈椎动力外骨骼样机的康复功能进行了实验评估分析,外骨骼样机能够实现的运动范围为冠状轴-15°~15°、矢状轴-20°~20°及垂直轴-15°~15°,符合人体颈椎活动需求。结果表明,6-SPS/CS型颈椎动力外骨骼能够辅助人体颈椎进行牵引、前屈/后伸、左/右侧屈及水平旋转运动康复训练,该研究为后续的机构优化与临床应用提供了基础。

摘要： 为帮助脑卒中患者进行手部康复训练,设计了一种欠驱动连杆滑槽外骨骼。从手部运动机制和康复理论出发,在结构设计、驱动设计、控制系统设计中,进行静力学与正逆运动学分析,并进行仿真和样机实验验证,研制了基于直线电机和连杆滑槽结构的外骨骼。该外骨骼在使用驱动少、结构轻便的情况下能支持手部多个自由度的运动,提高患者穿戴该外骨骼的舒适度。

摘要： 新一代仿生外骨骼外骨骼是起源于军事领域的设备,目的是提高士兵的单兵作战能力,如今逐渐普及成为提升工作效率的装置。德国公司出品的新一代仿生外骨骼装置Cray X自重7Kg,看上去有点像背包,可以在1分钟内穿戴完毕,帮助穿着者支撑腿和背部,可以轻而易举地抬起和搬运约30Kg的重物,不管是行走还是爬楼梯都能提供强大的支撑,让人人都轻易变身“大力士”。

摘要： 随着人口老龄化加剧,人体机能衰退,导致四肢灵活性下降,严重者失去行走能力。研究表明,借助下肢外骨骼可以辅助人体行走。设计了一种下肢外骨骼,通过收集下肢健侧的能量,在患侧下肢行走时释放。利用单侧下肢对患肢进行运动补偿,辅助行走,实现人体能量的收集、管理和迁移。通过人体穿戴实验评价外骨骼对于肌肉的影响,结果表明股直肌的均方根值降幅可达10%,腓肠肌外侧肌肉的肌电积分值降幅达12%。外骨骼对下肢肌肉的影响较为明显,借助外骨骼可以为下肢运动提供辅助拉力,同时降低肌肉活性。

摘要： 针对复杂工况和恶劣工作环境导致抢修要求趋于增大、有限时间内对复杂设备抢修效率要求趋于增大等问题,基于外骨骼的智能助力系统是一个重要的解决途径.本文首先分析了外骨骼智能助力系统的国内外发展现状和趋势,在此基础上提出了一种外骨骼智能助力系统设计方案,并对其研制流程、关键技术进行了分析.基于外骨骼的智能助力系统能够提升复杂环境下抢修、抢险和救灾效等特殊工况下的功能效率,具有较强的应用价值.

摘要： 目的：对助行外骨骼的髋膝关节驱动机构进行优化设计.方法：首先,建立髋膝关节驱动机构的数学模型,确定结构中的待优化变量、约束函数与目标函数;然后,通过MATLAB优化工具箱来求解该多约束优化问题,在满足人机工程学的相关要求,并能复现健康人平地行走时的关节角度轨迹和力矩轨迹的条件下,求出了最优的结构参数,使得在一个完整步态周期内驱动机构的最大驱动力最小;最后,在MATLAB中对优化出的关节驱动机构进行仿真,验证其合理性.结果：仿真结果与参考文献中的实验结果吻合度较好,证明优化设计是合理的.结论：可以通过对助行外骨骼的关节驱动机构进行优化设计,来最小化辅助人体平地行走所需的驱动力,从而有效减小驱动机构和外骨骼尺寸及重量,提高紧凑性,便携性和美观性,并降低成本.

摘要： 针对广大老年人普遍存在的行走不便问题，该文设计了一种以TMS320F2812为核心，基于微电机的便携式髋关节辅助外骨骼系统。首先介绍了髋关节外骨骼系统工作原理、硬件组成及相应软件结构;然后，讨论了电机转速受限状态下，输出转矩的控制模型，采用最小拍控制算法对电机电枢电流进行伺服控制;通过调节电压PWM波占空比实现对电机负载电流的控制，进而完成对电机输出转矩的控制。最终保证了髋关节辅助外骨骼提供的辅助力矩光滑、平稳。

摘要： 本文利用外骨骼机器人技术，研制了是一种代替理疗师辅助患者自动完成减重步行康复训练的减重步行训练康复机器人。机器人由部分减重支持系统、外骨骼机械腿和医用跑台三部分组成。外骨骼机械腿采用电机经谐波减速后直接带动训练者小腿摆动的设计方案，控制系统采用的是“PC+运动控制器+驱动器+伺服电机”结构。

摘要： 本申请案涉及一种外骨骼、外骨骼关节致动器及用于造成外骨骼的移动的方法。所述外骨骼包含耦合到外骨骼佩戴者的第一支撑件和第二支撑件、将所述第一支撑件连接到所述第二支撑件的关节以及致动器。所述致动器包含滚珠螺杆、耦合到所述滚珠螺杆的滚珠螺母组合件以及第一和第二拉伸部件。所述滚珠螺母组合件具有第一和第二绳反应器。所述第一拉伸部件通过所述第一绳反应器选路，且所述第二拉伸部件通过所述第二绳反应器选路。所述滚珠螺母组合件沿着所述滚珠螺杆在第一方向上的移动致使所述第二支撑件相对于所述第一支撑件在围绕所述关节的第一旋转方向上移动。所述滚珠螺母组合件沿着所述滚珠螺杆在第二方向上的移动致使所述第二支撑件相对于所述第一支撑件在围绕所述关节的第二旋转方向上移动。

摘要： 本申请公开了柔性外骨骼机器人及其驱动单元。柔性外骨骼机器人的驱动单元包括动力组件和传动组件。动力组件包括电机、第一绕线及第一绕线辊，第一绕线辊与电机的转轴同轴固定连接，第一绕线收卷于第一绕线辊。传动组件包括第二绕线辊、第二绕线及刹停组件，刹停组件与第二绕线辊连接，第二绕线收卷于第二绕线辊并连接第一绕线，在转轴驱动第一绕线辊转动时，第一绕线辊收卷第一绕线，以拉动第二绕线辊释放第二绕线，第二绕线辊转动。其中，刹停组件用于刹停第二绕线辊的转动，以使第二绕线辊停止释放第二绕线，传动组件在第一绕线的牵引下运动。通过上述方式，本申请传动组件的刹停组件可以控制是否将动力组件的驱动动能传动至穿戴者的肢体。

摘要： 本发明公开了一种外骨骼机器人的外骨骼机构及外骨骼机器人，属于外骨骼机器人技术领域，包括包括旋转动力件，还包括腰部固定组件和腿部固定组件，所述腰部固定组件包括支撑背板、左支撑板和右支撑板，左支撑板和右支撑板均与支撑背板插接配合，所述腿部固定组件包括第一夹紧部件和第二夹紧部件。本发明通过支撑背板于患者腰部贴合后，转动旋转把手使控制杆带动控制齿轮旋转，控制齿轮能够同时带动两个调节齿条相向或相背移动，两个调节齿条同步移动能够带动左支撑板和右支撑板同步移动，控制齿轮与两个调节齿条的配合能够精确控制左支撑板和右支撑板的位置，达到根据不同患者的体型精确调节位置，提高本发明的适用性。

摘要： 本申请案涉及一种外骨骼、外骨骼关节致动器及用于造成外骨骼的移动的方法。所述外骨骼包含耦合到外骨骼佩戴者的第一支撑件和第二支撑件、将所述第一支撑件连接到所述第二支撑件的关节以及致动器。所述致动器包含滚珠螺杆、耦合到所述滚珠螺杆的滚珠螺母组合件以及第一和第二拉伸部件。所述滚珠螺母组合件具有第一和第二绳反应器。所述第一拉伸部件通过所述第一绳反应器选路，且所述第二拉伸部件通过所述第二绳反应器选路。所述滚珠螺母组合件沿着所述滚珠螺杆在第一方向上的移动致使所述第二支撑件相对于所述第一支撑件在围绕所述关节的第一旋转方向上移动。所述滚珠螺母组合件沿着所述滚珠螺杆在第二方向上的移动致使所述第二支撑件相对于所述第一支撑件在围绕所述关节的第二旋转方向上移动。

摘要： 本发明公开一种外骨骼机器人骨骼关节驱动执行机构及外骨骼机器人，涉及机器人技术领域，以解决目前外骨骼电动关节存在集成性差、结构不可靠、承载载荷小的问题，所述外骨骼机器人骨骼关节驱动执行机构包括桶形结构且用外部动力输出的钢轮，钢轮的内部设置有可转动的电机，电机内部设置有电机主轴；电机主轴的动力输出端上由外端到内侧依次设置有谐波传动减速器和双行星齿轮减速器，电机主轴通过双行星齿轮减速器、谐波传动减速器的传动驱动所述钢轮的转动。本发明提供了一种集成化程度高、柔顺性好、噪音小、旋转力矩大的外骨骼机器人骨骼关节驱动执行机构。

摘要： 本申请涉及一种外骨骼机器人、外骨骼机器人的电路保护方法和电子装置，其中，该外骨骼机器人包括主控设备、电机、电机驱动件和传感设备，该电机驱动件包括电机保护电路，且该电机驱动件连接该电机；该电机驱动件，用于获取该电机保护电路的检测信号，根据该检测信号生成电机检测结果并发送至该主控设备；该主控设备，用于获取该传感设备采集的电机传感信号，并根据该电机传感信号和该电机检测结果控制该电机的工作状态。通过本申请，解决了外骨骼机器人电路保护的安全性低的问题，实现了安全、高效的外骨骼机器人电路保护。

摘要： 本实用新型公开了一种外骨骼防坠结构、腿部外骨骼及外骨骼装置，外骨骼防坠结构包括第一支撑架、第二支撑架及第三支撑架，第一支撑架包括相互连接的托板及连接板，连接板远离托板的一端与第二支撑架绕第一轴转动连接，第二支撑架远离连接板的一端与第三支撑架绕第二轴转动连接，第一轴与第二轴不平行；腿部外骨骼还包括与外骨骼防坠结构转动连接的第五支撑架；外骨骼装置包括上述的腿部外骨骼。本实用新型中的托板能够穿戴于穿戴者的脚底，将外骨骼的重量传递至地面，减轻了穿戴者穿戴的负重感，第一支撑架与第二支撑架之间以及第二支撑架与第三支撑架之间均可相对转动，增大了穿戴者小腿的活动范围及运动的灵活性。

摘要： 本实用新型公开了一种外骨骼支撑结构、腿部外骨骼及外骨骼系统，外骨骼支撑结构包括固定单元、支撑单元及固定件，支撑单元包括支撑部及限位部，限位部插入限位通道内，并能够在限位通道内移动，限位部上设置有多个第一限位口，和/或限位通道上设有多个第二限位口，第一限位口能够与第二限位口连通，固定件能够插入所述第一限位口、所述第二限位口内；腿部外骨骼包括上述的外骨骼支撑结构，还包括第一骨架；外骨骼系统包括上述的腿部外骨骼。本实用新型可通过调整限位部在限位通道内的位置，并将固定件插入第二限位口与不同的第一限位口内，改变了固定单元与支撑单元的相对位置，使支撑部与人体之间更为贴合，提高了外骨骼的适用性以及穿戴舒适性。

摘要： 本实用新型涉及一种外骨骼腿部机构、外骨骼腿部装置及外骨骼系统，外骨骼腿部机构包括腿部骨架和伸缩装置，所述伸缩装置包括伸缩骨架、固定夹和固定座，所述固定座与所述腿部骨架连接，所述伸缩骨架穿过所述固定座，所述固定夹抱紧所述固定座的外表面，锁紧所述固定夹，所述伸缩骨架与所述固定座相对固定，松开所述固定夹，所述伸缩骨架能够相对所述固定座移动，外骨骼腿部装置包括不少于两个的外骨骼腿部机构，外骨骼系统包括外骨骼腿部装置。本实用新型中的外骨骼腿部机构通过调节伸缩骨架与固定座之间的相对位置，实现腿部机构长度的变化，适用于不同体型的穿戴者，通用性好，并且结构简单，提高了外骨骼腿部装置及外骨骼系统的实用性。

摘要： 本实用新型公开一种外骨骼机器人骨骼关节驱动执行机构及外骨骼机器人，涉及机器人技术领域，以解决目前外骨骼电动关节存在集成性差、结构不可靠、承载载荷小的问题，所述外骨骼机器人骨骼关节驱动执行机构包括桶形结构且用外部动力输出的钢轮，钢轮的内部设置有可转动的电机，电机内部设置有电机主轴；电机主轴的动力输出端上由外端到内侧依次设置有谐波传动减速器和双行星齿轮减速器，电机主轴通过双行星齿轮减速器、谐波传动减速器的传动驱动所述钢轮的转动。本实用新型提供了一种集成化程度高、柔顺性好、噪音小、旋转力矩大的外骨骼机器人骨骼关节驱动执行机构。