AMP系统手部细节设计
在五角大楼国防高级研究计划局资助下,从事外骨骼机器人研制项目的单位主要有加利福尼亚大学伯克利分校机器人和人体工程实验室、OakRidge国家实验室、盐湖城人体机能研究所、“千年喷气机”公司、SARCOS公司等。
1960年,通用电气公司研制了一种名为“哈迪曼1”的可佩戴单兵装备,但只能替代人的一只手。麻省理工学院也从1978年就开始,从事外骨骼机器人项目的研究,但至今尚未研制成功。目前,在五角大楼“增强人体机能的外骨骼”计划框架内,在完全(包括腿和手)的、可帮助举重若轻、健步如飞、可携载更多弹药和更重武器装备的军用外骨骼机器人研制方面,进展比较缓慢,
不过,伯克利大学机器人和人体工程实验室负责的美军“伯克利下肢末端外骨骼”(BerkeleyLowerExtremityExoskeleton,BLEX)项目已经成熟。这种装置由背包式外架、金属腿及相应动力设备组成,使用背包中的液压传动系统和箱式微型空速传感仪作为液压泵的能量来源,以全面增强人体机能。这种外骨骼机器人能保障士兵在平面或斜面上行走,伯克利大学工程师表示,很快将教会BLEEX奔跑和跳跃。但是,BLEEX毕竟只是两条可控制的机械腿,距离五角大楼要求的、由双手和双脚组成的完全的外骨骼机器人还有相当的距离。看来,美国军人在短期前景内装备完全的外骨骼机器人的可能性并不太大,或许,美国将求助于在各种机器人研制方面经验丰富的日本了。
日本筑波大学Cybernics实验室的科学家和工程师们,研制出了世界上第一种商业外骨骼机器人(HybridAssistiveLeg,HAL),准确地说,是自动化机器人腿:“混合辅助腿”。这种装置能帮助残疾人以每小时4公里的速度行走,毫不费力地爬楼梯,HAL机器腿的运动完全由使用者通过自动控制器来控制,不需要任何操纵台或外部控制设备。HAL由背囊、内装电脑和电池的一组感应控制设备、4个电传装置(对应分布在髋关节和膝关节两侧)组成。这种帮助人行走的外骨骼动力辅助系统,配备较多的感测器,如角辨向器、肌电感测器、地面感测器等,所有动力驱动、测量系统、电脑、无线网路和动力供应设备都装在背包中,电池挂在腰部,是一个可佩戴的混合控制系统,根据生理反馈和前馈原理研制的动力辅助控制器可以调整人的姿态,使其感到舒适。
今天的外骨骼系统研究,民用项目走在了军用项目的前面。尽管至今尚未见到有士兵佩戴机械腿行走,但军用外骨骼机器人正在逐渐成为现实,当然,由于一些技术参数,如工作延续性、尺寸、重量、反应速度等,还远远达不到“万能士兵”的要求,要想使外骨骼机器人真正用于行军打仗还需要一定时间的等待。
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金亮
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