半人马机器人在真实环境下行走。研究团队供图

本报讯（记者刁雯蕙）南方科技大学教授付成龙团队研制出一款穿戴式半人马负重助行机器人，通过独特的软化弹性耦合机构与人机协同控制策略，兼具高负载能力与高运动灵活性，实现了助力与平衡的动态解耦。该机器人可使人体行走代谢成本降低35%，为负重助行提供了全新的高效解决方案。近日，相关研究成果发表于《国际机器人研究杂志》。

负重行走是军事活动、应急救援、日常生活中的常见场景，高强度负重行走不仅会导致人体代谢急剧上升、作业效率下降，还易带来肌肉骨骼损伤等健康风险。现有的以外骨骼为主的穿戴式机器人，其助力方向与人体行进方向夹角大、助力效率低，与背包负重的方式相比，人体新陈代谢率仅能降低约10%。

研究团队提出一种全新的人机协作模式——机器人不与人腿刚性并联，而是作为独立的肢体，借助穿戴式弹性耦合接口与人背部连接。此构型构建了“人类智能领航+机器人力量负重”的人机混合四足系统，既保留了人类在复杂环境下的导航决策能力，又发挥了机器人分担重量并高效提供行进方向推力的作用。

他们还设计了基于菱形连杆与拮抗弹簧的“软化弹性耦合机构”，使机器人能够像独立个体一样稳定控制，同时通过接口精准输出助力。结合“行走-交互协同控制框架”，穿戴式半人马机器人能够实时感知人体运动意图，在无需人工指令的情况下实现高精度全向跟随运动，并在维持自身平衡的同时，为人体提供稳定的水平行进推力。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1177/02783649261418155