多关节个性化的软外衣开辟了新天地至上励合

多关节，个性化的软外衣开辟了新天地

将来，士兵，消防员和救援人员可能会穿着基于纺织品的智能软机器人外衣，以帮助他们穿越困难的地形并到达目的地，从而可以更有效地执行各自的任务。它们还可以成为增强神经退行性疾病患者和老年人活动能力和生活质量的有力手段。

哈佛大学怀斯生物启发工程研究所和哈佛大学约翰·保尔森工程与应用科学学院的科纳·沃尔什的团队一直处于开发各种软可穿戴机器人设备的最前沿，这些设备通过施加机械力来支持移动性向来身体的关键关节，包括踝关节或髋关节，或者在多关节软外衣的情况下都包括在内

国防高级研究计划局由于具有缓解现场超负荷焊锡的潜力，因此作为该小组前Warrior Web计划的一部分为该小组的努力提供了资金。

尽管研究人员已经证明，基于实验室的软式外穿服可以为穿着者带来明显的好处，使他们在行走和跑步时花费更少的能量，但仍然需要适合在现实世界中使用的完全可穿式外穿服。

现在，在2018年IEEE机器人与自动化国际会议会议记录中进行的一项研究中，该团队展示了他们最新一代的移动式多关节exosuit，在各个方面都进行了改进，并通过了现场测试在崎uneven不平的地形上进行长征。

研究人员在发表于《神经工程与康复杂志》的第二项研究中使用相同的外衣，研究人员开发了一种自动调整方法，可根据个人的身体对它的反应方式来定制其帮助，并显示出显着的节能效果。

多关节软外衣由腰，大腿和小腿上穿着的纺织服装组成。通过优化的移动致动系统，该系统可穿戴在腰部附近并集成到军用背囊中，机械力通过电缆传输，这些电缆通过外穿服的柔软部件引导至踝关节和髋关节。通过这种方式，外穿服可为脚踝和臀部增加力量，以在步行周期中协助腿部运动。

“我们已经更新了多关节软外套的新版本中的所有组件：服装更加人性化，易于穿脱并适应不同的身体形状；致动更坚固，更轻，更安静，更小；以及该控制系统使我们能够更稳固，一致地向臀部和脚踝施加力。”

ICRA研究的合著者，沃尔什团队的一名工程师David Perry说。作为DARPA计划的一部分，与美国陆军研究实验室合作，在马里兰州阿伯丁对穿防护服进行了现场测试，士兵们走过了12英里的越野赛。

“我们之前证明了可以使用在线优化方法，通过量化实验室中的能源节省量来自动个性化跨不同佩戴者的控制参数。但是，我们需要一种方法来快速有效地调整控制参数，以适应不同士兵的步态。 Wyss研究所核心教员Walsh博士，SEAS的工程学与应用科学副教授，哈佛大学生物设计实验室的创始人Walsh博士说。

在JNER研究中，研究小组提出了一种合适的新调整方法，该方法使用外装传感器来优化在踝关节处传递的正功率。当穿戴者开始行走时，系统会测量功率并逐渐调整控制器参数，直到根据穿戴者的个别步态力学找到使外装效果最大化的参数为止。该方法可以用作复杂能量测量的代理测量。

“我们评估了七名穿着外衣的参与者的代谢参数，这些参与者经历了调整过程，发现与不使用设备行走相比，该方法将行走的代谢成本降低了约14.8％，与使用设备行走相比，降低了约22％这两个研究的第一作者，SEAS的Walsh研究生都说Sangjun Lee。

“这些研究代表了我们由DARPA资助的努力的激动人心的成果。我们现在正在继续优化技术，以用于动态运动非常重要的军队中的特定用途；并且我们正在探索该技术，以协助工厂中的工人执行艰巨的身体任务，”沃尔什说。“

此外，该领域已经认识到对人类和可穿戴机器人的共同适应的基础科学仍有很多理解。未来的共同优化策略和新的培训方法可能有助于进一步增强个性化效果，并使穿戴者能够最初做出反应穿着防暴服的人也很难适应他们并从他们的协助中受益”。

Wyss研究所说：“这项研究标志着Wyss研究所的“生物启发式软机器人计划”及其开发的软外套的重要点，因为它为健康和残疾穿戴者在现实世界中采用和个性化机器人设备开辟了一条道路。”创始董事Donald Ingber，MD，Ph.D.，他还是HMS和波士顿儿童医院血管生物学计划的Judah Folkman教授，以及SEAS生物工程学教授。

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