动力外骨骼是一种可穿戴的机械设备,由电动机、杠杆、气动、液压系统或多种技术的组合提供动力,使肢体运动的力量和耐力增强。佩戴这些由坚硬或柔软材料制成的设备的人,其构造反映了他们的四肢、关节和肌肉的结构,并与它们协同工作。
在过去,外骨骼是由国防部门为军事用途设计的。在那之后,这些设备开始商业化为医疗康复生产(通常用于受伤的退伍军人),或者作为行动辅助工具,让截瘫患者直立、行走和爬楼梯。
新一代外骨骼
新一代商用外骨骼得益于更高效的电池解决方案,而其他人则求助于压缩空气等非传统动力解决方案。商用驱动外骨骼的例子有:Innophys的肌肉套装,Activelink的Powerloader Ninja, Cyberdyne的HAL for Labor Support RB3D的her克里,Esko Bionics的Esko背心,Sarcos Robotics的Guardian XO和Noonee的无椅椅。
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与动力外骨骼不同,无动力外骨骼结合了人类引导的屈伸和锁定机制,以增加强度和稳定性。用于商业和工业的无动力外骨骼包括suitX的MAX外骨骼套件,Ekso Bionics的工作背心,StrongArm Technologies的FLx ErgoSkeleton, Laevo的Laevo和洛克希德·马丁公司的Fortis。
刚性和柔性外骨骼
刚性外骨骼很重,因此会对肌肉骨骼系统施加太大的压力。因此,许多公司现在都在尝试开发被称为“软外骨骼”的新型外骨骼。这些柔软的外骨骼由轻质柔软的材料制成。该系统由压缩空气或软性肌肉驱动器提供动力,或通过使用屈伸机构。
威斯生物激励工程研究所和哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院(SEAS)的一组科学家进行了一项研究,以了解机器学习如何使软性外骨骼控制个性化。该团队使用了一种称为“人在循环优化”的技术。该技术利用实时测量人体生理信号,如呼吸频率,来调整控制参数。由于算法关注的是最佳参数,因此它可以指导外服在何时何地提供辅助力。
更多的来
在先进材料、电池和驱动器的支持下,新的外骨骼将继续进入市场。使用这些技术的工业的数量,如建筑和农业,将会增加。原因很明显,外骨骼的使用将帮助企业提高生产力,减少工人受伤,并产生更多的利润。