1.1研究意义

社会发展过程中，工具的发明创造和使用，对于人类文明的进步有着非常重要的作用。在农业生产中，人们使用工具进行劳作，不仅能够加快作业进程，还能减轻劳动者的工作强度。在工业中，工具的运用非常频繁，而且经常需要多种工具搭配使用，如机器的维修与组装等。为了满足生产中的不同需求，人类开始对工具进行改进和更新，来减轻工作中的劳动强度。机器人的诞生就是工具高度发展后的成果。

从世界上第一台机器人诞生以来，机器人相关技术得到了快速的发展。机器人开发和制作的目的是为了以机械来代替人去做人力所无法完成的任务，从最开始机械手、机械臂的设计到如今应用到各个领域的机器人，它的种类越来越多，相关技术的发展也得到明显快，而且应用范围也越来越广泛。机器人给人们带来了很多的便利，它不仅可以用来代替人去一些危险、恶劣、难以到达等环境下的作业下执行任务，还因为机器人具有工作效率高、不知疲劳等特点，可以广泛应用于工业界，减轻人们的劳动强度，改善产品质量，从而提高生产效率。外骨骼助力机器人就是这样的一种智能机械装置。它能够在人的指引下工作，像人一样具有智能，同时显著地增强了人的力量，可以完成单独人或机器人很难完成的任务，扩大了应用范围，所以一经提出，便很快成为了机器人领域的研宄热点。

外骨骼助力机器人能够辅助人体实现力量增强，减轻人体负重负担，降低人体运动时的氧气消耗，在负重旅游探险、抢险救灾以及搬运物质等民用领域具有重大应用价值，同时它还能够在战场上搬运炮弹、伤员，增强士兵的负重能力，使得其在军事领域能够发挥重大的作用，外骨骼助力机器人技术在康复工程领域也具有重要应用价值，典型功能就是用于患者下肢的功能训练，能显著地增强下肢关节的运动功能，防止肌肉萎缩，加快患者的运动恢复进程，是康复机器人中的代表之一。

1.2国外研究现状

1960年，通用电气公司研制了一种名为“哈迪曼1”的可佩戴单兵装备，但只能替代人的一只手。麻省理工学院也从1978年就开始，从事外骨骼机器人项目的研究，但至今尚未研制成功。目前，在五角大楼“增强人体机能的外骨骼”计划框架内，在完全(包括腿和手)的、可帮助举重若轻、健步如飞、可携载更多弹药和更重武器装备的军用外骨骼机器人研制方面，进展比较缓慢，不过，单个外骨骼机器人组件方面的研究还是有所进展。

人体外骨骼助力机器人起源于美国1966年的哈德曼助力机器人的设想及研发，到今天整体仍处于研发阶段，能源供给装置以及高度符合人体动作敏捷及准确程度要求的控制系统和力的传递装置都有待大力投入研发和试验尝试。以下是近些年有代表性的研究成果。

1 日本外骨骼机器人HAL3 它由筑波大学研发，功能为：帮助人行走、起立、坐下等下肢动作的动力辅助机器“机器人套装（Robot suit）”HAL（Habrid Assist Legs），该机器人主要由无线LAN（局域网）系统、电池组、电机及减速器、传感器（地板反应力传感器、表面肌电传感器、角度传感器）、执行机构等组成，总重约17千克，设备较重，动力传动采用电机-减速器-外骨骼机构的方法。能够根据人体的动作意愿自动调整装置的助力大小。市场规划：将主要面向高龄护理、残疾人辅助、消防及警察等危险作业的用途，并且加强运动娱乐用途市场的开发力度，将针对各种用途进行HAL的设计生产。

2 以色列：“外骨骼”助力装置ReWalk 埃尔格医学技术公司研发的“ReWalk”用一副拐杖帮助维持身体平衡，由电动腿部支架、身体感应器和一个背包组成，背包内有一个计算机控制盒以及可再充电的蓄电池。使用者可以用遥控腰带选定某种设置，如站、坐、走、爬等，然后向前倾，激活身体感应器，使机械腿处于运动之中。主要用来助瘫痪者恢复行走能力。动力传动采用电机-减速器-外骨骼机构的方法，运动模式主要是装置带动人体动作，装置的助力大小由控制系统设定，不能跟随人的动作意愿而随时改变。市场规划主要是针对下肢瘫痪的顾客进行产品开发。

3 美国伯克利大学军方合作项目——外骨骼助力机器人士兵服