占主机器人四肢

占主机器人肢体（SRL）是可穿戴机器人，为人类用户提供两个额外的机器人臂。 SRL正在用于帮助佩戴者在复杂的任务中，以补偿他们在不舒服的位置工作的同时进行重量，并在步行期间增加它们的平衡。机器人具有广泛的应用，包括飞机制造业，建筑工地，老年援助和步态康复。

占星术机器人四肢（SRL）概念。 SRL通过提供两个额外的机器人四肢增强人体。这代表了一种新的人类增强形式。

占主机器人四肢（SRL）由四个主要部件组成。首先，它配备了一个与人体舒适但坚定的界面的线束。线束连接到机器人基座，其遵循用户的臀部的形状并包含控制电子设备和蓄电单元。最后，两个机器人四肢 - 每个有三个自由度 - 连接到基座。 SRL最重要的特征是从用户的天然肢体的机器人肢体的独立性。与常规外骨骼不同，SRL不受约束为遵循佩戴者的运动结构。独立允许SRL通过遵循最佳控制法律提供帮助，而不是简单地通过盲目地遵循人类运动。 SRL还使用户能够执行仅使用两个臂或两条腿来实现的任务。从这个意义上讲，SRL可以增加用户可用的运动技能范围。这代表了一种新的人类增强形式。

超值机器人肢体（SRL）原型。 a）SRL的结构：机器人在用户的臀部佩戴，其四肢可以用作臂和腿部。每个机器人肢体都有3DOF：两个旋转的旋转，在肢体本身中的一个线性。 b）和c）SRL原型的横向和后视图。

占主机器人肢体的研究从机器人对人类用户效应的生物力学建模[达文波2012]。在这项工作中，我们介绍了SRL及其第一个原型的概念。飞机制造被认为是使用机器人的第一个案例研究。通过一系列提升实验，我们重建了当与SRL合作执行静态操纵任务时产生的人联合扭矩。结果表明，SRL可以减少操纵任务期间用户的总体施加，因为它将负载从臂和脊柱转移。

对SRL的第二次研究考虑了机器人的独特配置，它是符合标准和不可预测的基地（用户）的机械手[Parietti 2013]。我们分析了人类SRL系统的动态，并制定了卡尔曼滤波器方法来估计机器人的状态，尽管是非自愿的佩戴者的运动。本研究的第二部分引入了“支撑策略”，其中包括使用机器人肢体来掌握环境，为佩戴者提供支撑并提高制造任务的准确性。支撑也可用于塑造用户臀部的符合性，提供手头任务所需的具体援助。

占主机器人肢体的应用。这些照片已采用各种机器人原型。 a）协助钻井任务：工人控制钻头，而机器人将部分放在适当位置并真空碳芯片。 b）协助装配任务：工人在机器人持有的梁上拧紧螺栓。 SRL还向用户提供新的螺栓。 c）工作负载支持：用户在一个不舒服（开销）位置工作，而机器人通过向飞机结构支撑他的身体来支持他的一部分。 d）增加工人精确度：SRL通过抓住环境来稳定用户的身体，并引导电源钻头。

第一架飞机制造任务，其中SRL已被用于支持用户正在钻孔。这项任务是具有挑战性的，因为它需要高位置准确性，并且在某些情况下不同工人之间的协调。如果两个人工正在合作执行任务，那么人们将承担领导者的角色，另一个人将成为追随者。通过记录这种协作任务所涉及的动力和涉及的力，可以开发一种控制策略，使得SRL能够充当从动件，补偿部分的重量，而佩戴者在其中钻孔[Llorens-Bonilla [2012]。还可以将支撑策略与钻井辅助功能相结合[Parietti 2014]。在这种情况下，SRL用一个机器人肢体抓住环境，并补偿用户的一部分。同时，其他机器人肢向工人表示精确的钻孔位置，并通过精确定位和牢固地保持在飞机结构上的衬套来引导钻头。

额外的研究表明，详细说明了支撑策略，充分揭示了增强安全性和减少飞机制造和建筑工人的工作量的潜力。本主题的初始论文建模了矢状平面的支撑策略，找到了SRL配置，允许为用户提供最大支持，同时最小化机器人联合扭矩[Parietti 2014]。重要的是要指出，这种优化过程考虑了SRL的完整工作空间，因为机器人可以自由地联系其范围内的任何位置。 SRL从人的独立性因此允许机器人比常规外骨骼更有效地提供辅助。最近关于该主题的研究导致了支撑策略的3D概括。现在，SRL现在可以在其完整工作空间卷中选择最佳的支撑配置，考虑到环境的所有可用接触点。除了有效地支持用户的权重之外，该算法还识别了机器人关节处的控制器增益，其允许在用户的臀部处实现合规矩阵的所需形状。这允许SRL不仅可以减少用户的工作量，还可以通过阻抗整形来稳定所选择的运动结构。

占主机器人肢体的应用。 a）和b）工作负载支持：机器人支持用户的重量并遵循他的动作。 c）平衡增强：机器人肢体与自然人行走协调，增强用户的平衡。

关于SRL的最新研究专注于在动态运动期间使用机器人作为辅助装置[央价2015]。机器人肢体可以用作腿，随着用户移动，与地面接触。由于它们独立于人类，机器人肢体不会障碍自然运动，并且可以自由地优化它们的配置，以提供最大的稳定性或支撑。此外，与传统辅助装置（罐头，拐杖，步行者）不同，SRL叶和臂自由卸下。我们开发了与人腿与人腿协调机器人四肢的步态模式，通过在步态周期的每个阶段最大化支持多边形的区域来增强平衡。 SRL能够与穿着者无缝坐标，其腿部运动由穿过膝盖带穿过的小型加速度计测量。

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