曲希帅， 徐爱民， 屈盛官， 马 涛， 赵 宁， 夏雨萌

(1.华南理工大学 机械与汽车工程学院， 广东 广州 510640； 2.内蒙古第一机械集团有限公司 专用车辆和传动系统智能 制造国家重点实验室， 内蒙古 包头 014032； 3.中国兵器工业新技术推广研究所， 北京 100089)

引言

尽管目前在工业领域存在广泛地使用机器人代替劳动力进行物料搬运的现象，但许多短途物料搬运任务仍由人工完成[1]，工人的主观能动性能够在部分任务中发挥不可替代的优势[2]。近年来，人们越来越关注和研究可穿戴机器人技术(包括外骨骼)来帮助工人无风险地完成搬运任务[3]。外骨骼作为穿戴式装备，结合了人工智能与机械，具有很好的人机交互性[4]。

外骨骼通常被分类为主动型和被动型。主动型通常借助驱动系统(电机/液压系统/气动系统等)以增强人的力量，降低人体自身的能量消耗。几款国外知名的主动外骨骼，在技术上已实现突破：HULC助力外骨骼作为负重外骨骼的代表，穿戴者能以3.9 km/h的速度搬运90.718474 kg的重物行走[5]；XOS借助液压驱动增强穿戴者的负重能力，同时具备行动的灵活性[6]；HAL系列外骨骼在辅助行走领域实现了商业化应用。但主动型外骨骼普遍尺寸较大且造价昂贵，都不适合工人使用。被动型外骨骼是借助弹性构件在运动期间储存和释放能量来帮助穿戴者进行工作，国外多款被动外骨骼已被证明能够显著降低腰背部的肌肉活动。Happyback由玻璃纤维杆组成，专门设计用于静态弯腰姿势[7]；PLAD借助肩膀和膝盖部位的6个弹性元件实现在多种弯腰搬运任务中对腰部肌肉的助力[8]。……