揭秘 机械外骨骼运用了哪些技术原理(5)

　　不论是在仿人型机器人方面还是在下肢外骨骼的研究中，能源问题是面临的一个极具挑战性的问题。例如在类人型机器人中一般用直流电机作为驱动装置，电池作为能源提供装置。由于电池电量、体积及技术上的限制，不能持久地为下肢外骨骼提供能源，导致直流电机产生的力矩不足以使下肢外骨骼用于士兵的负重。因此，能源与动力技术仍旧是解决下肢外骨骼运动的一个非常关键的技术瓶颈。

    结语

    (1) 采用冗余自由度结构可提高机械外骨骼运动的柔顺性和灵活性，减少因人体关节位置活动引起的人与外骨骼之间的运动干涉。

    (2) 在设计外骨骼结构时，为满足舒适性和安全性要求，需不断完善机械外骨骼与人体之间的接触形式，避免外骨骼支撑在人体承载比较薄弱或神经较密集且敏感的部位。

    (3) 传感器、执行器以及能量存储单元将趋于小型化和集成化。

    (4) 通过对人体各肢节的质量、质心位置以及转动惯量等参数的研究，提取更合理的人体生理参数，并在机械外骨骼中加以应用，从而建立更准确的机械外骨骼的运动学/动力学模型，提高系统仿真的准确度。

    (5) 机械外骨骼的应用领域将会进一步拓展，不仅仅只应用于军事上，还可应用于民用领域，比如《极乐空间》中那种人机合一的科幻影片的拍摄，以及医疗中的偏瘫病人康复训练等项目。

　　机械外骨骼可以赋予穿戴它的人部分或全部动物外骨骼所具有的功能，主要包括：支撑、保护、运动与环境感知，区别于机器人，机械外骨骼是人体在回路中的一个系统，其操作者也是控制系统中的一个组成部分，而且是人主机辅的控制系统。在这个系统中，操作者是控制回路中的中枢，处于信息的集成和决策地位。而机械外骨骼则处于数据采集扮演和执行者的角色。尽管目前世界上已经出现了多种机械外骨骼，但离转化为战斗力还有一段距离。譬如，机械外骨骼的设计和自由度相匹配，研发轻便、高效的自给能源装置等。随着能源、材料和控制技术的不断进步，机械外骨骼在单兵武器等军事应用中大有潜力可挖。