近日，中國科學(xué)院沈陽自動化研究所在外肌肉機器人領(lǐng)域取得新進(jìn)展。研究的具備高泛化能力的人體運動識別方法，與對人體步頻特性不敏感的外肌肉機器人系統(tǒng)，對提升機器人適應(yīng)能力、輔助效率，以及對促進(jìn)機器人在智能醫(yī)療、智能養(yǎng)老等領(lǐng)域的實用化具有重要意義。相關(guān)論文分別被IEEE Transactions on Human-Machine Systems、IEEE Transactions on Automation Science and Engineering錄用。

  外肌肉機器人是與人共融機器人的一種，通過驅(qū)動“附著”在人體肌肉/肌腱表面的人工肌肉線束，實現(xiàn)對目標(biāo)肌群的精準(zhǔn)輔助。相較于外骨骼機器人，外肌肉機器人具有更柔性的本體與更精準(zhǔn)的輔助方式，可有效促進(jìn)穿戴者肌肉功能重建。然而，這種人機同體的緊密作業(yè)方式，致使穿戴者的運動易受到機器人在決策與行為方面的偏差的影響，如何提升機器人對穿戴者運動狀態(tài)的快速適應(yīng)能力，是減少這種偏差的關(guān)鍵，也是當(dāng)前機器人研究的難點。

  中國科學(xué)院沈陽自動化研究所控制組以機器人識別與控制的高適應(yīng)性為目標(biāo)，受到人體下肢運動的狀態(tài)驅(qū)動與節(jié)律/CPG驅(qū)動特點的啟發(fā)，開展了具備高適應(yīng)性的人體運動識別與機器人控制方法的研究?；谌梭w相平面與相曲線的概念，研究利用相曲線的特征相似度不變特性，提出了一種可適應(yīng)不同受試者、不同步態(tài)模式的人體運動類型識別方法，并進(jìn)一步驗證了在下肢運動障礙人群運動功能量化評估方面的應(yīng)用可行性；結(jié)合人體下肢運動的節(jié)律特性，構(gòu)建了一種可快速適應(yīng)人體步頻變化的外肌肉機器人控制系統(tǒng)，提升機器人對人體步頻、運動環(huán)境與人機耦合動力學(xué)特性等變化的快速適應(yīng)能力。該研究將人體運動更本質(zhì)的特性融入到機器人交互系統(tǒng)設(shè)計，為機器人策略設(shè)計與行為規(guī)劃的研究提供了新思路。

  研究工作得到國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)計劃等項目的支持。沈陽自動化所控制組在康復(fù)機器人、腦肌電信號處理等領(lǐng)域開展了系統(tǒng)性的理論及應(yīng)用研究工作，相關(guān)研究先后發(fā)表在IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering、IEEE Transactions on Industrial Electronics、IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics: Systems等上。

基于相變量的人體運動類型識別方法流程圖

外肌肉機器人系統(tǒng)各組件示意圖

責(zé)任編輯：侯茜

來源：沈陽自動化研究所