省部级：江苏省产业前瞻与关键核心技术

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在智能制造领域中，考虑到常规工业机器人或自动化装备无法完全替代人工的问题，对于人体机能辅助功能的机器人研究提出了新的需求。其中外骨骼机器人作为人机交互型机器人的典型代表，成为了近年来国内外研究的热点内容。
        在我国以船舶为代表的离散制造行业，受生产环境及工艺特征影响，存在大量快节奏、高重复、易疲劳以及无法实现自动化的人工作业环节，特别是特种焊接、打磨、零部件装配等工序，工人往往需要以高疲劳且难以长时间保持的身体姿势去操纵工具，其肌肉骨骼会受到来自人体自重以及外部的机械压力和振动冲击，极易对肩部、背部、腰部以及腿部造成疲劳损伤，从而诱发肌肉骨骼系统疾病（WMSDs），影响技工人员的工作效率、产品质量甚至职业寿命。为解决这一问题，中船716研究所自主研制了该款工业外骨骼机器人。
        在实际工作中，该外骨骼机器人可广泛适用于船舶、航空航天、兵器、车辆、核电等诸多行业的人工作业场景，通过仿生机构设计和人机协同柔顺助力控制，增强人体机能，强化肢体力量，预防疲劳损伤，提高搬运托举、焊接打磨、装配检测等环节的效率及质量，拓展人工作业范畴。

该工业外骨骼机器人是一种人机共融型特种机器人，与传统工业机器人不同，它通过多传感信息融合、人机协同控制以及机器学习等技术，不断增强对非结构动态环境的理解和认知决策能力，构建人与机器人的共生物理空间。主要创新点如下：
1）提出基于准被动平衡原理的具有变负载适应能力的上肢外骨骼构型，设计储能元件的重力平衡机构以及单驱动等效输出刚度调整机构，完成对整体平衡性能的优化，解决主动驱动上肢外骨骼重量负载比小、能耗大的问题，实现上肢托举作业的高效助力。
2）提出具有转矩、位置错峰输出功能的下肢外骨骼构型，分析人体运动时关节输出转矩和角度的变化趋势，设计变瞬时传动比的转动关节机构，并完成结构参数优化，提升下肢外骨骼运动机动性，解决有限驱动功率下瞬时大速度和大力矩的矛盾。
3）研制主被动结合式全身外骨骼助力机器人，采用基于模糊神经网络的人体运动相位辨识方法，提出基于SAC前馈的力闭环控制策略，完成负载移动、托举搬运等综合性能测试与试验，验证主被动结合全身外骨骼机器人系统的有效性。

模块化设计  上肢、下肢、腰部模块可独立使用，或根据不同应用需求组合使用；
适用性高  可满足1米55至1米90身高人群的穿戴使用，并且与人体运动高度相容；
穿卸便利  经培训可快速穿戴/脱卸，上肢30/20秒，下肢90/30秒，腰部30/20秒；
使用灵活  嵌入式系统自主识别工作状态，无需人工参与，穿戴后不影响正常走路、跑步、上下楼甚至开叉车；
超长续航  采用低能耗嵌入式控制方案，一次充电可使用1周以上，自主识别工作状态，无需手动切换；
全身助力  上肢助力20Kg，下肢可支撑100Kg人体自重，腰部助力13Kg，支撑力矩幅值及角度可根据应用场景快速调节。