项目名称： 新型混联下肢外骨骼的设计与开发
转移转化方式：R转让 R许可 □作价入股 □其他
技术成熟度：R实验室 □小试 □中试 □小批量生产 □工业化生产
技术领域：R人工智能 □生物医药 □新材料 □节能环保 □其他
申报高校: 上海大学
| 项目总体介绍:下肢外骨骼是一种可穿戴的人机一体化机械装置，可重建和增强穿戴者的下肢运动能力，在助老助残、医疗康复和军事救灾等领域具有广泛的应用前景。下肢外骨骼本体通过一系列环节和人体耦合在一起。作为以人为中心的人机协同系统，下肢外骨骼的首要任务是与人体协同运动并实现助力功能。当下肢外骨骼与人体运动不同步时，将对穿戴者的运动产生干扰。 |
| 2. 技术创新点:新型混联下肢外骨骼的结构设计不仅关系到整个系统具体功能的实现程度和控制的难易程度，而且还关系到整个系统使用的好坏程度。下肢助力外骨骼设计时需要考虑以下几个问题：（1）自由度分配合理：应该尽量从仿生学的角度出发配置自由度，同时要保证工程上的可行性且易于控制。（2）便于拆装和穿戴：设计时应该尽量模块化，以便于拆装。同时也要保证下肢外骨骼易于穿戴和卸下。（3）机构的可调节性：设计的下肢外骨骼应该具有可调节性，以适应不同身高、体重的穿戴者，以及适应不同的负重。（4）合理布局运动范围：需要添加限位功能，避免下肢外骨骼运动范围超过人体下肢所能达到的范围而造成关节损伤（5）轻便性：在保证结果强度和助力功能的前提下，尽可能地减少下肢外骨骼本体及辅助件的重量，以减少助力过程外骨骼自身的能量消耗。由人体下肢运动机理分析可知，人体下肢单腿共有8个自由度：髋关节3个，膝关节两个，踝关节3个。人体下肢行走过程中，髋关节、膝关节以及踝关节在矢状面的屈-伸自由度是必不可少的，外展-内收自由度主要起保持运动平衡的作用，内旋-外旋自由度主要用于转向和提高人机运动的协调性。故设计下肢外骨骼机器人时，矢状面的3自由度是必不可少的，因此，本文设计的下肢外骨骼在矢状面内具有6个自由度，单腿髋、膝、踝关节各有1个自由度，其中髋关节和膝关节为主动自由度，踝关节为被动自由度。通过背带完成下肢外骨骼与人体的耦合，同时外骨骼与人体腰部及大小腿之间通过绑带进行连接。设计的腰围调节器、大小腿杆长调节器可调节下肢外骨骼本体的结构参数，以适应不同身高和体重的穿戴者。设计的下肢外骨骼总体结构如图1所示。其主要的部件包括：背部板、腰部板、髋关节和膝关节执行器、踝关节弹簧执行器、大腿杆和小腿杆等。 |
| 3. 知识产权归属及相关专利说明: 无 |
| 4.商业化概述 (市场前景):下肢外骨骼是一种可穿戴的人机一体化机械装置，将人的智力和机器人的“体力”完美地结合在一起，在医疗康复和助力等方面具有广泛的应用前景。随着社会的不断发展，我国面临着日益严重的人口老龄化问题和数量庞大的残疾人群问题。截止到2014年底，我国60岁以上老龄人口已达 2.12 亿。根据第六次全国人口普查和第二次全国残疾人抽样调查的结果推算，2010年末我国残疾人总人数为8502万人，其中肢体残疾2472万人。 |
| 5. 优先使用产业领域及地方区域:此外，我国每年新增约200万脑卒中患者，至2030年，我国将有超过3000万脑卒中患者。下肢外骨骼可以为下肢伤残和脑卒中患者提供相比于医护人员更高精度、更高重复性的康复训练。还可以依据恢复水平，定量调整训练的强度，因而在医疗领域得到越来越多的研究与应用。另外，下肢外骨骼能够充分发挥人脑强大的信息处理能力，同时又可以为肌体提供动力，增强肌体的行走能力，缓解大负重和长时间工作带来的肌体疲劳[2-4]。因此，下肢外骨骼可作为单兵武器装备的子系统，帮助士兵携带更多的通信设备、武器弹药以及急救物资，以更快的速度行进，避免由于单兵负载过大而引起的伤病、过劳等情况。在制造业，农业，建筑业及抢险救灾等任务繁重且灵活性较强的领域，下肢外骨骼可以大大提高穿戴者的工作效率并防止肌肉骨骼损伤。综上，下肢外骨骼可以作为一个子系统被应用到多个领域，以增强或重建穿戴者的下肢运动能力。下肢外骨骼本体通过一系列辅助装置与人体连接，为了不对穿戴者造成干扰，必须与穿戴者下肢保持同步运动。因此，实现下肢外骨骼人机协同运动是下肢外骨骼助力的关键。 |
| 初步意向交易方式及金额:转让 |
| 7.行业状况 |
| 展示方式：□实物（或模型） R展板图文 □多媒体演示 |