可穿戴式外骨骼

ＰＩＯＮＥＥＲＳ

学术论坛

关于穿戴式上肢外骨骼健身器创新设计研究

韩飞蔡怡旭扬勇陈凯洪张裕骏

（厦门理工学院机械与汽车工程学院福建厦门

３６１

０２４）

摘要：本喷目研完基于人机一体化概念，灵活运用气压传动技术。优化外骨骼－－５人．体粕舍性，实现上肢健身暑集——自由度大．比体积

小．功能齐全于一身。

关键词：多功能穿曩式

上肢

外膏謦幕皖

健身器材

决了外骨骼健身器阻力装置问题。我们最

１前言

本实验研究基于人机一体化概念，灵活运用气压传动技术，优化外骨骼与人体耦合性，实现上肢健身器集——自由度大、比体积小、功能齐全于一身。实物模型（见图１）。１．１健身器基本原理

将外骨骼作为该健身器的基本构架，微型气缸配合控制阀门作为健身器的阻力

装置。由于肢体各个关节的转动运动均来

整体的协调运动。因此，我们先从人体上肢关节运动机理角度对外骨骼系统进行仿生

结构设计。

终决定采用此方案。

２．２．１阻力装置原理

２．１．１外骨骼自由度设计

人体上肢由肩关节、上臂、肘关节、前臂、腕关节和手掌组成。根据Ａ Ｍｏｒｅｃｋｉ的观点，人体上肢有２７个自由度，其中手掌２０个，手臂部分７个（见图２）。结合控制各关节基本运动的

骨骼肌以及常见健身项目分析，本次实验只

气缸一般是作为气动系统里的执行元件，往气缸进气口通

人体下肢外骨骼机理分析

xx

（xx,xxxx,xxxx）

摘 要：本论文研究穿戴型下肢外骨骼机器人机构。所研究的外骨骼是一种可以穿戴于人体的机械装置。这种外骨骼依靠人的运动信息来控制机器人，通过机器人来完成仅靠人的自身能力无法单独完成的远行、负重等任务。这种外骨骼也可以用来检测人体运动信息，作为康复医疗器械使用。下肢穿戴外骨骼机器人是一种具有双足步行特征的典型的人机一体化系统。

关键词： 穿戴外骨骼；助力机器人；机构设计；仿真分析

ANALYSIS AND DESIGN OF LOWER EXTREMITY

EXOSKELETON

(Mechanical Manufacturing and Automation.,No.:xxxxxxxx,Email:xxxxxxxx@xxx.com, phone:xxxxxxxxxxx)

Abstract：This paper researched a kind of wearable lower extremity exoskeleton robot. The exoskeleton is a mechanism which could match the human body. It relied

1 绪论

1.1 研究背景与意义

在急速发展的现代社会，人们通常都会使用轮式交通工具运载沉重物体，但在实际生活中，有许多地方道路凹凸不平，轮式交通工具难以行进，由于人腿能适应较复杂路况的优点，使得行走助力装置应运而生[1]。它是一种可以辅助人们行走的人机系统，它将人和两足步行机器人结合在一起，利用人的智能来控制机器人的行走，简化了自主行走式两机器人最为常见的步态规划和步态稳定性问题，同时它又可以提供动力协助人的行走，增强人们行走的能力和速度，缓解人在大负重和长时间行走情况下极易出现的疲劳感，大大扩大人们的运动范围，故可用于军事、科考、旅游、交通等各方面，具有广泛的应用前景。在一些交通已经过于拥堵的城市，下肢步行外骨骼还可以作为一种新型的轻型环保交通工具，可以大大减少城市汽车流量，降低市区的堵车情况，减少城市的汽车尾气污染，减缓城市的停车压力，同时使用者还可以达到锻炼身体的目的[2]。

目前，行走助力装置主要应用于两方面：（1）用于负重、长距离行走时进行助力（2）用于老年人或下肢瘫痪者行走时进行助力。行走助力装置的发展借鉴了腿式机器人、仿人机器人的技术和经验，又在结构、控制能力等方面做了深入的研究，经过不断的努力，现已开发出几类行走助力装置

可穿戴设备项目投资测算报告表

一、背景分析

坚持深化改革。坚持全面深化改革体制机制，以制度创新为核心，积极推进供给侧改革，着力破除阻碍我市工业转型升级体制积弊、激

发创新创业活力，激发发展新动力。

坚持创新驱动。坚持以创新促转型、以创新带升级，加大创新支

持力度，优化创新创业环境，切实提高自主创新、集成创新、引进消

化吸收再创新能力，将创新打造成工业提档升级源动力。

坚持项目带动。坚持投资拉动扩大工业经济总量，加强对产业拉

动力强、税源潜力大、环境友好型项目的筛选和扶持，加强对智能化、绿色化技术改造项目的支持，夯实工业转型升级基础。

坚持对外开放。坚持全面推进全方位、多层次、宽领域对外开放，着力构建开放型工业经济体系，积极营造优质、高效发展环境，充分

利用“两种资源、两个市场”，培育工业发展新活力。

坚持两化融合。坚持以工业化带动信息化、以信息化促进工业化，充分发挥新一代信息技术集聚要素、提质增效升功能，着力推动信息

技术与工业深度融合，积极培育“互联网＋工业”的升级发展新模式。

坚持绿色共享。坚持倡导绿色低碳生产模式，支持工业企业开展

节能环保改造，研发环保型产品，促进经济效益与生态效益的有机统一，实现发展成果人民共享。

根据国际数据公司(IDC)全球季度可穿戴设备追踪

全景三维智能眼镜项目商业计划书

2/12/2014

内部保密资料

目录

1. 项目简介 ........................................................................................................................... 2 2. 核心技术简介 ................................................................................................................... 4 3. 商业模式及市场前景分析 ............................................................................................... 8 4. 项目启动规划 ................................................................................................................

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

单兵外骨骼装备技术简介

作者：葛水平 杨陈君 陈耀凯

来源：《中国新技术新产品》2016年第14期

摘 要：当前世界上很多国家，为了应对不断变化的军事变革，都在大力提升自己的单兵作战能力，而这就要依托于先进的武器装备，使得士兵的负重也大大增加，增大了作战难度。而外骨骼装备的出现及应用将改变这种局面。它不但可以增强士兵的负重能力，是一个非常不错的武器搭载平台，同时可以提升士兵的机动性和防御能力。因此外骨骼技术作为一项前沿科技，势必在未来战场上起到很大的作用，具有十分广阔的应用前景。 关键词：单兵系统；外骨骼；应用前景 中图分类号：TP311 文献标识码：A 一、外骨骼技术介绍

外骨骼（Exoskeleton）这一名词，来源于生物学昆虫和壳类动物的坚硬外壳，它是一种能够提供对生物柔软内部器官进行构型，建筑和保护的坚硬的外部结构。人体外骨骼系统是一个穿戴在操作者身体外部的：“机器人”他能对穿戴者提供支撑保护的同时还可以为人体提供额外的动力和感知能力，可以大大地增加人体机能。

外骨骼技术是人体与机

广东可穿戴设备项目可行性研究报告

投资分析/实施方案

报告摘要说明

2017年全球可穿戴设备出货量为3.1亿台，比2016年增长16.7%，市

场规模达到305亿美元。而随着消费升级及AI、VR、AR等技术的逐渐普及，可穿戴设备已从过去的单一功能迈向多功能，同时具有更加便携、实用等

特点。智能可穿戴设备在医疗保健、导航、社交网络、商务和媒体等许多

领域有众多可开发应用，并能通过不同场景的应用给未来生活带来改变。

目前可穿戴设备的产品形态主要有智能眼镜、智能手表、智能手环等。而智能手表除指示时间之外，还应具有提醒、导航、校准、监测、交互等

其中一种或者多种功能；显示方式包括指针、数字、图像等，是可穿戴设

备的主要产品。近年来，随着可穿戴设备发展的普及，智能手表的出货量

不断增加，2015-2017年全球智能手表的出货量由1940万块增加至2017年的3330万块，年均复合增长率超过30%。作为可穿戴设备的重要的产品，

其出货量在可穿戴设备产品出货量的占比中不断增加，至2017年智能手表

出货量占比达到28.86%。

该可穿戴智能设备项目计划总投资21169.46万元，其中：固定资

产投资16107.43万元，占项目总投资的76.09%；流动资金5062.03万元，占项目总

·

62·

中国骨科临床与基础研究杂志2012年2月第4卷第1期ChinJClinBasicOrthopRes,Feb2012,Vol.4,No.1

综述

人体下肢外骨骼机器人的步态研究现状

王楠，王建华，周民伟

【摘要】外骨骼机器人是将人的智慧与机器的机械动力装置相结合的一种机器人，不仅可以为操作者提供保护、身体支撑等功能，还可以在操作者的控制下完成一定的功能和任务，应用前景巨大。文中阐述人体下肢外骨骼机器人下肢外骨骼实现行走应具备的关节及其活动度，介绍下肢外骨骼机器人步态控制的基础——正常步态分析，详细论述了目前控制下肢外骨骼机器人行走及步态稳定性的主要方法。

【关键词】下肢；机器人；外骨骼；步态

中图分类号：R-05，R336文献标识码：A文章编号：1674-666X(2012)01-0062-06

Currentresearchesofgaitanalysisonhumanlowerextremityexoskeletonroboticdevice

WANGNan,WANGJianhua,ZHOUMinwei.DepartmentofOverseasChinese,GuangzhouGeneralHospitalofGuangzhou

伯克利下肢外骨骼（BLEEX）的机械学设计

Adam Zoss, H. Kazerooni, Andrew Chu Department of Mechanical Engineering

University of California, Berkeley, CA, 94720, USA exo@berkeley.edu, http://bleex.me.berkeley.edu

摘要：第一种能携带负载的高效自主式下肢外骨骼已经在加州大学伯克利分校被展示出来。这篇文章概括了伯克利下肢外骨骼（BLEEX）的机械学设计。基于拟人化的BLEEX每条腿有七个自由度，其中的四个由直线液压驱动器驱动。描述了自由度的选择以及运动范围。另外，文章还包含了BLEEX主要部件方面的重要设计。

关键词：BLEEX，外骨骼，可穿戴式机器人，机械设计，步行

Ⅰ.引言

重物通常由轮式交通工具运输。然而，很多环境例如岩石地形和阶梯，给轮式交通工具带来巨大的困难。因此，在这些环境中，步行就成为一种有吸引力的运输方式，因为腿能适应各种极端地形。伯克利下肢外骨骼（通常称为BLEEX）是第一款由操纵者穿戴的野战用机器人系统，它能为其操纵者提供在任何类型的地形下付出极小努力背负载

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910332193.3

(22)申请日 2019.04.24

(71)申请人 燕山大学

地址 066004 河北省秦皇岛市海港区河北

大街西段438号

(72)发明人 谢平　王坤　郝慎才　刘兆军　

金子强　王磊磊　房华蕾　

(74)专利代理机构 北京挺立专利事务所(普通

合伙) 11265

代理人 刘阳

(51)Int.Cl.

A61B 5/0205(2006.01)

A61B 5/0476(2006.01)

A61B 5/0488(2006.01)

A61B 5/11(2006.01)

(54)发明名称

一种人体多生理参数采集的可穿戴装置

(57)摘要

本发明公开了一种人体多生理参数采集的可穿戴装置。根据本发明的穿戴装置具体能够包括采集模块主体、采集电极及佩戴装置。其中，采集模块主体能够包括参数采集传感器，嵌入式微处理系统，无线传输模块，电源模块及设备指示灯；采集电极是可与采集模块主体分离的；并且，佩戴装置是可与采集模块主体拆卸的，并且佩戴装置设置有与采集模块主体相连接的底座。根据本发明的穿戴装置能够采集人体肌电信号、脑电信号、脉搏波信号及惯性信号等多