聯(lián)系電話：0915-3356512
投稿郵箱：news@akxw.cn
外骨骼助力機(jī)器人。（受訪者供圖）
記者 張瀟
穿上神奇的“盔甲”，上天入地?zé)o所不能。這是漫威超級(jí)英雄“鋼鐵俠”的熒幕形象。這些電影中的高科技，正在一點(diǎn)一點(diǎn)走向現(xiàn)實(shí)。中國(guó)兵器工業(yè)集團(tuán)西北機(jī)電工程研究所，日前對(duì)外發(fā)布其研制的“穿戴式外骨骼助力機(jī)器人”第二代樣機(jī)，讓人們能夠利用先進(jìn)的機(jī)器人技術(shù)提高負(fù)重?cái)y行與搬運(yùn)能力。該所特種裝備研究室副主任、創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)帶頭人莫新民表示，樣機(jī)的功能與性能指標(biāo)已接近或達(dá)到國(guó)際同類裝備技術(shù)水平。
新技術(shù)可讓人
“舉重若輕、健步如飛”
“穿戴式外骨骼助力機(jī)器人，是一款智能仿生、單人操作的軍民兩用多功能攜行助力系統(tǒng)�！蹦旅窀嬖V記者。從外觀來看，它就像套在人體外面的一件強(qiáng)壯、靈活的“鋼鐵外衣”；穿上后，在人的雙腿外側(cè)就會(huì)增加一副機(jī)械腿，把背部的大部分負(fù)重傳遞到地面，同時(shí)人的運(yùn)動(dòng)靈活性也不會(huì)受到太大的影響——負(fù)重50kg的行進(jìn)速度能達(dá)到每小時(shí)4公里，與普通人正常走路的速度差不多。直白地說，新技術(shù)就是讓人可以“舉重若輕、健步如飛”。此外，它還能適應(yīng)1.6m—1.9m的身高范圍，可連續(xù)工作4小時(shí)。穿戴也比較方便：自己穿需要約2分鐘，有人輔助40秒就能穿好，脫卸只需要30秒，并可折疊運(yùn)輸。
“這項(xiàng)技術(shù)，一開始設(shè)想在戰(zhàn)場(chǎng)上使用�！蹦旅裾f。原來，現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，士兵攜帶的武器、彈藥、防護(hù)、通訊與補(bǔ)給裝備加起來已經(jīng)超過了30kg，極大地影響了軍事行動(dòng)的速度，士兵也很容易疲勞受傷。于是，美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局(DARPA)在2000年提出了“增強(qiáng)人體機(jī)能的外骨骼(EHPA)”項(xiàng)目，資助的多家科研機(jī)構(gòu)和軍工企業(yè)經(jīng)過多年努力，在輕質(zhì)高強(qiáng)度材料承載結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、輕小高效液壓驅(qū)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)意圖智能感知與協(xié)調(diào)控制方面取得了多項(xiàng)技術(shù)突破。后來，隨著外骨骼技術(shù)的軍民兩用價(jià)值被不斷發(fā)掘，很多國(guó)家紛紛加入到研究中進(jìn)來，其中加拿大、澳大利亞、俄羅斯、英國(guó)、法國(guó)、土耳其的軍用研究做得較好，以色列、日本、韓國(guó)的民用研究做得比較好，不過綜合實(shí)力最強(qiáng)的還是美國(guó)。
和世界頂尖產(chǎn)品對(duì)比不相上下
“我們的研究2012年才從零起步，正式研發(fā)從2013年開始，經(jīng)歷了原理樣機(jī)、初樣機(jī)、工程樣機(jī)三個(gè)階段�！蹦旅裾f，“目前已完成了第二代工程樣機(jī)研制。相比第一代來說，系統(tǒng)更加輕量化，在應(yīng)對(duì)復(fù)雜地形環(huán)境、隨機(jī)性任務(wù)時(shí)具有較好的靈活性。”“和世界頂尖產(chǎn)品對(duì)比，我們產(chǎn)品的功能、性能不相上下，但是在產(chǎn)業(yè)配套能力、應(yīng)用開發(fā)經(jīng)驗(yàn)方面還有所欠缺�！蹦旅裉龟悾半m然目前完成了下肢系統(tǒng)的研發(fā)，但是研發(fā)具有雙腿和雙臂的全身型外骨骼還需要解決一些問題，在成本、可靠性、可維修性、耐環(huán)境性等四個(gè)方面還需要進(jìn)行一系列優(yōu)化和提升�！�
其實(shí)，外骨骼助力機(jī)器人的研發(fā)并不容易。系統(tǒng)既要承載重量又要輕便靈活，對(duì)機(jī)構(gòu)和動(dòng)力單元的設(shè)計(jì)提出了近乎苛刻的要求；再加上它是穿在人身上使用的，而人的身材、步態(tài)千差萬別，動(dòng)作隨意性很強(qiáng)，如何保證穿戴舒適性并快速準(zhǔn)確地判斷出人體運(yùn)動(dòng)意圖，提供適時(shí)、有效、安全、可控的助力效果，是“一塊非常難啃的硬骨頭”。西北機(jī)電工程研究所團(tuán)隊(duì)經(jīng)過五年多的刻苦攻關(guān)，基本解決了關(guān)鍵技術(shù)問題，并且全部為團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)，擁有全部知識(shí)產(chǎn)權(quán)。
將率先研發(fā)
膝關(guān)節(jié)骨骼機(jī)器人
“外骨骼技術(shù)雖然來源于軍用，但實(shí)際上在民用領(lǐng)域用途更廣�！蹦旅窠榻B，“交通行業(yè)可以幫助機(jī)場(chǎng)、車站工人搬運(yùn)行李；物流行業(yè)能夠讓工人更好地在狹小空間分揀搬運(yùn)零星物資；制造業(yè)可輔助裝配工人進(jìn)行過肩作業(yè)、彎腰作業(yè)或下蹲作業(yè)，減少職業(yè)病發(fā)生幾率；應(yīng)急搶險(xiǎn)時(shí)，一些車輛無法通行的場(chǎng)合，可以用外骨骼機(jī)器人背負(fù)運(yùn)送救災(zāi)物資；對(duì)于殘疾人或是不便行走的老人，外骨骼機(jī)器人的市場(chǎng)就更大了……實(shí)際上，只要是需要人的四肢出力的工作，我們都可以考慮用外骨骼技術(shù)來輔助支撐和助力�！�
“其實(shí)從去年底開始，我們開始進(jìn)行了一些民用產(chǎn)品的研發(fā)。不僅工業(yè)市場(chǎng)，醫(yī)療市場(chǎng)需求更加旺盛，而且是剛需。”莫新民笑著說：“我們打算針對(duì)膝關(guān)節(jié)病人研發(fā)一款產(chǎn)品。因?yàn)橄リP(guān)節(jié)病確實(shí)很多見，我母親就患有這種疾病，我周圍的很多同事也有過難受的經(jīng)歷，我很想讓他們都能盡早用上產(chǎn)品�！�
“民用產(chǎn)品必須做到簡(jiǎn)單、高效、便宜和耐用，產(chǎn)品售價(jià)一定要讓普通百姓能夠接受，這是對(duì)團(tuán)隊(duì)能力新的考驗(yàn)，我們很愿意探探路！”莫新民很有信心地說。據(jù)他所述，今年7月份左右研究所將成立一家軍民融合的外骨骼科技公司，率先研發(fā)預(yù)防膝關(guān)節(jié)病和改善癥狀的外骨骼裝備，造福社會(huì)。
