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柔性外骨骼機器人系統：
（A）系統構型與關鍵部件（B）柔性穿戴本體（C）模塊化輔助配置（D）雙向線輪執行器
外骨骼機器人在下肢功能重建與助行方面具有廣泛的應用前景。隨著康復目標從“重獲行走”向著“更自然、更日常、更貼身”發展，國內外相關研究團隊正在積極探索如何在保留人體關節自由度的基礎上，提供更加貼合人體運動規律的功能輔助。
近日，中國科學院沈陽自動化研究所機器人學研究室科研團隊研制了一種模塊化柔性下肢外骨骼機器人。其中，外骨骼柔性穿戴本體由皮革和織物等柔性材料制成，通過磁吸扣和BOA旋鈕等快速調節裝置實現簡易穿戴與松緊調節。柔性本體還采用了模塊化的設計，支持單側踝、單側髖、同側髖踝、異側髖踝四種輔助配置，可以根據使用者需求提供針對性的輔助。
以往柔性外骨骼常用單個電機驅動單一方向運動助力，這款外骨骼機器人以雙向線輪執行器產生輔助力，采用分時復用策略，通過電機正反轉分別驅動同一關節兩個方向的運動，實現屈/伸（髖）或跖/背屈（踝）的雙向助力，在降低硬件復雜度的同時保證了充足的輸出能力。
科研團隊在實驗室環境下系統評估了模塊化柔性外骨骼機器人在不同輔助配置下的表現。10名健康受試者佩戴便攜式氣體分析儀以測量凈呼吸代謝，并在目標肌肉布置表面肌電電極以量化肌肉激活度水平。實驗結果表明，該柔性下肢外骨骼機器人在單獨或協同助力髖、踝關節時均表現出可靠的輔助效果，凸顯其多構型適配與模塊化優勢，并能在多種配置下有效輔助步行運動。
該研究以Modular Soft Exoskeleton Design and Control for Assisting Movements in Multiple Lower Limb Joint Configurations為題發表于自動化與控制系統領域期刊IEEE Transactions on Automation Science and Engineering，沈陽自動化所副研究員張弼為該論文第一作者，談曉偉副研究員、趙新剛研究員為通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金項目和中國博士后科學基金會項目的支持。（機器人學研究室）
DOI: 10.1109/TASE.2025.3607351
論文鏈接：https://ieeexplore.ieee.org/document/11153627
來源：中國科學院沈陽自動化研究所
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號