软刚性下肢外骨骼机器人

轻量舒适 控制精准

采用卷曲气动人工肌肉驱动，兼具软体机器人的柔顺性与刚性外骨骼的力传递能力，提升穿戴舒适性与人机交互性能。

Wang, Yuxuan · Shaoke, Yuan · Zihan, Pu · 王江北 · 费燕琼

2024

参数信息

髋关节最大跟踪误差

3.4 %

膝关节最大跟踪误差

2.9 %

踝关节最大跟踪误差

4.7 %

下肢肌肉活动平均降低幅度

32.2 %

技术优势

柔顺驱动不伤关节

卷曲气动人工肌肉本身具有柔顺性，与刚性结构结合后既能传递力矩又不引入刚性冲击，穿戴更安全。

控制误差降到个位数百分比

基于特性模型的前馈-反馈混合控制将三个关节的最大跟踪误差均压到5%以下，动作执行更准确。

按意图辅助省力近三分之一

通过肌电信号识别人体意图进行控制，使下肢肌肉活动平均减少32.2%，减轻穿戴者负担。

应用场景

• 康复外骨骼：帮助下肢运动障碍患者进行主动康复训练，借助柔顺驱动和精准控制降低肌肉负担。
• 下肢康复机器人：作为下肢康复机器人平台，提供可穿戴的关节驱动与肌电控制，实现按需辅助的步态训练。
• 软体驱动执行器：采用卷曲气动人工肌肉提供柔顺驱动，兼顾安全性和力输出，可替代刚性执行器。
• 表面肌电控制：利用表面肌电信号识别人体运动意图，实现自然的人机交互控制，无需复杂编码。
• 人形机器人关节：其软刚性关节驱动方案可迁移至人形机器人关节，提升运动柔顺性和人机交互安全性。