可穿戴步行机器人让残疾人可以从轮椅上穿上它

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韩国科学技术研究院的研究人员推出了一款专为完全瘫痪的人开发的新型可穿戴机器人，该机器人可以走到瘫痪者身边，这样用户就可以直接从轮椅上穿上它，而无需他人帮助。此外，据宣布，韩国科学技术研究院的孔庆哲教授团队将参加第三届 Cybathlon 的可穿戴机器人类别，该比赛是该团队在 2020 年获得金牌四年后举行的。
这款专为截瘫患者设计的可穿戴机器人 WalkON Suit F1 是由韩国科学技术研究院机械工程系的 Kyoungchul Kong 教授（Angel Robotics 首席执行官兼创始人）开发的。
WalkON Suit 是研究团队自 2015 年以来持续研究的一款针对截瘫患者的可穿戴机器人。该机器人用于协助美国脊髓损伤协会 (ASIA) 损伤量表 A 级（完全瘫痪）损伤患者，这是截瘫的最严重程度。因此，其开发目的与目前 Angel Robotics 正在全国范围内供应的其他康复治疗和肌肉力量辅助机器人不同。
孔教授的研究团队于2016年首次公布了WalkON Suit 1，随后于2020年推出了WalkON Suit 4，将步行速度提高到3.2公里/小时，达到了非残障人士的正常步行速度。此外，它还展示了通过日常生活中可能遇到的狭窄通道、门和楼梯等障碍物的能力。
然而，它与所有可穿戴机器人都存在相同的根本问题，即需要他人的帮助才能穿戴机器人。虽然一个人一旦穿上机器人就可以不靠别人的帮助行走，但一开始就需要别人的帮助才能穿上它。
最新发布的 WalkON Suit F1 为这一根本问题提供了技术解决方案。它采用正面对接方法，而不是后坐方法，这样人们就可以立即穿上机器人，而不必从轮椅上下来进入机器人，而这在过渡过程中需要他人的帮助。
此外，在穿上机器人之前，它可以像人形机器人一样自行行走，并可以接近用户。它还实现了主动控制重心以抵抗重力拉力的功能，这样即使用户以其他方式推动机器人，它也能保持平衡而不会摔倒。WalkON Suit F1 的外部设计介于人形机器人和可穿戴机器人之间，是由韩国科学技术研究院工业设计系的朴铉俊教授设计的。
可穿戴机器人原有的功能也得到了大幅提升，平衡控制性能得到提升，可以在直立状态下自由使用双手，无需借助拐杖也能自由走几步。
图片来源：韩国科学技术院 (KAIST)
零部件层面的技术进步也十分显著，通过与安吉尔机器人的紧密合作，机器人的核心零部件，如电机、减速器、电机驱动器、主电路等均已实现国产化。
电机与减速器模块的输出密度较研究团队现有技术提高约2倍（以单位重量的功率计算），电机驱动器的控制性能较国外最优技术提高约3倍（以频率响应速度计算）。
尤其是电机驱动器的嵌入式软件技术得到了显著提升，无需使用昂贵的上位控制器，即可稳定地实现先进的运动控制算法，并安装了用于障碍物检测的视觉识别系统和用于神经网络应用的AI板。
孔教授解释说：“WalkON Suit 是残疾人可穿戴机器人技术的巅峰之作”，并补充道：“WalkON Suit 衍生的众多组件、控制和模块技术正在为整个可穿戴机器人行业树立标准。”
孔教授的研究团队发布了 WalkON Suit F1，并宣布他们将参加第三届 Cybathlon，这是自上届赛事举办四年后举行的比赛。本次比赛将于 10 月 27 日举行，孔教授的实验室 Exo Lab 将派出博士生 Jeongsu Park 作为领队，实验室完全瘫痪的研究员 Seunghwan Kim 作为参赛选手参赛。
本次比赛的任务难度较上届有大幅提升，任务数量由原来的6个增至10个，部分任务被批评难度过大，超出了日常生活中可能遇到的程度。
对此，队长朴正洙表达了雄心：“因为在上次比赛中我们已经获得冠军，所以这次比赛我们的目标不是争夺名次，而是展现技术上的差距。”
Cybathlon 是瑞士每四年举办一次的机器人奥运会。本次比赛将以混合形式举行，一些参赛者将在瑞士参赛，而另一些参赛者将于 10 月 27 日在本国的体育场进行现场直播。孔教授的研究团队将通过安装在 Angel Robotics 高级研究院（大田星球）的比赛设施进行现场直播。