外骨骼：从医疗康复到工业应用的前沿科技

外骨骼：从医疗康复到工业应用的前沿科技

外骨骼是一种外部支撑结构，广泛应用于医疗康复和工业生产等领域。本文将为您详细介绍外骨骼的定义、分类、医疗应用、工业应用以及多功能电器等方面的内容。

外骨骼

外骨骼，是生物体的外部支撑结构。 在许多动物物种中发现天然外骨骼是身体的一部分。节肢动物，包括昆虫、蜘蛛、螃蟹和龙虾属于动物界最大的门。

另一方面，这里讨论的人造机器外骨骼是人体佩戴的机械结构，相对容易拆卸。 因此，它们也被称为机器人套装。矫形器已在医学上使用了很长时间。 在这个领域，外骨骼代表了提供医疗辅助的另一种选择。

外骨骼采用可穿戴机器人或机器的形式来辅助或放大穿戴者的运动，例如通过伺服电机驱动外骨骼的关节。

动力外骨骼

医疗应用

在医疗应用中，例如脊髓损伤后，当神经肌肉和骨骼系统的结构和功能特性太有限而无法通过矫形器实现活动时，外骨骼可以作为提供辅助的额外选择。 在完全性截瘫患者 (ASIA A) 中，根据这一损伤高度高于胸椎 (T12) 的标准，外骨骼作为矫形器的替代品变得很有趣。 对于不完全性截瘫患者 (ASIA B-D)，矫形器甚至适用于 T12 以上的病变高度，以促进患者自身的活动，使动员措施能够取得成功。 与矫形器相比，外骨骼承担了大部分主动肌肉工作。

康复机器人主要关注用于治疗目的的外骨骼的开发。 康复机器人学是一个交叉学科的研究领域，结合了电气工程、机械工程、计算机科学、生物医学工程、神经科学和康复科学等领域。 研究课题包括：

• 运动学发展
• 机器人控制与 监管
• 触觉系统
• 多体动力学
• 生物力学
• 用户界面设计
• 生物反馈
• 运动分析
• 临床研究（与临床合作伙伴合作）

机器人辅助设备主要用于治疗目的。 该设备允许任何步态运动，例如在水平地面上行走或在脚的完全引导下爬楼梯。 所用驱动器的高动态性也首次使模拟步态障碍成为可能，例如不平坦的地面、绊倒或打滑。

工业应用

人体工学骨骼主要是为体力劳动者开发的。现代汽车于 2016 年展示了其在重型工业外骨骼方面的成果，现代汽车于 2017 年展示的 H-WEX 据说能够用于协助提升重物。 在提高性能的同时避免压力损伤的支持是轻工业外骨骼领域的卖点：例如，在举起和处理工具时，仿生系统狂热据说可以降低下背部区域的压缩压力。 在 CES 2017 上，现代为工人推出了一款外骨骼：现代腰部外骨骼 (H-WEX)。

最近才在工作场所使用外骨骼。 多年前就在工业环境中进行了原型测试，因为许多公司都对在工作环境中使用外骨骼感兴趣。

指南“在专业环境中使用外骨骼进行与工作相关的肌肉骨骼疾病的一级、二级和三级预防”提供了外骨骼使用的安全评估。 这包括广泛的经验，包括机器安全（协作机器人）、个人防护设备和工作场所身体压力的风险分析等领域。

多功能电器

一方面，SRI International 的 Superflex 配备了传感器，使佩戴者能够（重新）学习动作，并且仅在必要时才开始活动。 Superflex 套装不仅旨在让老年人恢复行动自由，而且还可以提高工人和士兵的效率和安全性。