下肢外骨骼机器人系统设计与试验分析

张付杰，李子建，赵江海，陈淑艳，陈丹惠，俞志鹏

(1.昆明理工大学 农业与食品学院，云南 昆明 650500； 2.常州先进制造技术研究所，江苏 常州 213164)

0 引 言

我国人口老龄化日趋严重，国家统计局提供的近5年国民经济和社会发展统计公报数据表明，我国65周岁以上老龄人口构成从10.5%升至12.6%，预计未来20年将会有超过4亿老龄人口[1].这类人群中由于生理机能衰退、重大疾病后遗症以及意外事故等带来的身体运动失能，使得致残率越来越高，这已经逐步成为我国必须重点关注的社会问题之一.因此为人体负重运动提供支撑、辅助和保护功能的穿戴式外骨骼机器人技术日益受到重视，成为国内外研究的热门领域.

自2004年美国加州伯克利大学研制出了第一款液压驱动外骨骼机器人BLEEX以来[2]，国外学者陆续研发出多款适用于各领域的外骨骼机器人，如日本筑波大学Yoshiyuki Sankai研究团队研制的HAL外骨骼机器人[3]，适用于脑卒中、肢体残障认识或老年行动机能衰退的患者的康复训练；以色列ReWalkrobotics研发的ReWalk下肢外骨骼助力机器人和美国伯克利仿生技术公司研发的eLEGS外骨骼系统，都是采用电池供电的仿生机械腿，在智能手杖的辅助下，协助下肢瘫痪的病人能够再次站立行走[4]；日本Honda Walking Assist辅助装置和韩国SeoKeehong团队研发的轻便外骨骼机器人Gems，结构部件大都采用轻便的碳纤维材料，总重量均小于4 kg，在髋关节处安装微型电机提供抬腿助力辅助老年人日常行走，用以提高老年人步态功能和中风患者复健[5]；……