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中國航天工程師正在開發一種外骨骼套裝,為宇航員提供動力
新聞來源:賭城天天報發佈作者:綜合報道發佈時間:2022-07-20
 系統使用智能傳感器通過監測肌肉的電活動來預測運動;北京機器設備研究所團隊表示,它的準確率超過 90%

航天員(左起)蔡徐哲、陳東和劉洋在六月進入中國空間站後敬禮。

太空工程師正在為宇航員設計一套外骨骼套裝。

 
據參與該項目的太空工程師稱,中國正在為宇航員開發一種外骨骼套裝,該套裝具有智能傳感器以幫助增強力量和移動性。
北京機器與設備研究所(中國版美國宇航局噴氣推進實驗室)的一個團隊表示,智能傳感器可以通過監測人肌肉中的電信號來預測運動。
這些預測的準確性超過 90%,高於美國宇航局十年前為宇航員開發的類似外骨骼。
在高級工程師胡元元的帶領下,該團隊於 6 月在中國同行評審期刊載人航天上報告了他們在外骨骼方面的進展。
他們在論文中表示,智能傳感器將允許外骨骼系統“在 0.1 秒內響應用戶的意圖——足以滿足宇航員的實際需求,通過精確按需提供力量援助”。
傳統的宇航服具有限制運動的高關節阻力。該團隊表示,外骨骼可以改善這種情況,但他們使用的傳感器通常不能在太空的低重力條件下工作。
胡說,美國宇航局的 X1 機器人外骨骼使用關節編碼器作為運動意圖傳感器,“具有明顯的響應滯後,損害了用戶體驗”。
使用外骨骼時提供幫助的時機對於它的有用性很重要,因為延遲可能會產生相反的效果並增加關節的負擔。
但要做到這一點並不容易——例如,踝關節在循環中期只需一步集中力量,而外骨骼必須在那個時刻準確地啟動以提供幫助。
為此,胡和團隊開發了一種系統來監測肌電圖信號,或運動過程中肌肉的電活動。這些信號發生在關節運動之前,可以指示運動意圖。
該系統使用算法測量信號並準確預測運動意圖的起點。它具有靈活的傳感器——一個 4x4 電極陣列——比扁平電極更貼合身體。
據該團隊稱,在低重力條件下進行測試後,該系統在估計運動意圖和實際運動方面達到了前所未有的 94.2% 的準確度——這表明它可以提供幾乎實時的反饋。
“結果表明,這種方法可以支持人機協同控制,”胡在論文中說。
在 4 月份發表的一篇較早的論文中,該團隊表示,外骨骼在測試過程中提高了運動功能的效率,並且在系統算法得到改進後,它還可以工作更長時間。
“佩戴者的舒適度以及 [傳感器] 系統與外骨骼的集成仍將是我們的研究目標,”胡在 6 月的論文中說。
三名中國宇航員目前正在中國新的天宮空間站執行為期六個月的任務,以完成組裝工作。它是太空計劃的一部分,其中包括宇航員在月球基地工作、收集月球樣本和進行太空望遠鏡維護的計劃——這些任務可以通過使用外骨骼來幫助完成。
本月初,美國國家航空航天局局長比爾尼爾森告訴德國《圖片報》,中國宇航員正在學習如何摧毀其他國家的衛星,北京否認了這一說法。
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