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智能可穿戴助力外骨骼机器人

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2025-10-25 11:38:38

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 张慧如 | 2025-10-25 11:38:38

中国技术交易所有限公司针对长时间弯腰搬运及长期负重行走导致的肌肉关节损伤问题,研发了智能可穿戴助力外骨骼机器人,目前处于产业化阶段,已在应急救援市场实现行业领先的保有量。该成果包含两大核心产品:腰部助力外骨骼机器人通过补偿弯腰时腰部竖脊肌收缩力,提升长时间弯腰搬运效率,预防腰肌劳损;下肢助力外骨骼机器人借助智能学习算法采集、识别步态特点,减轻负重行走对髋膝关节的损伤。技术优势体现在:优化的模块化结构设计,实现功能模块任意组合与优异人体兼容性;构建 “终端 - 云端” 架构,云端通过大规模并行机器学习分析人体运动生理信息;多维度传感系统结合生物力学信息,实时检测局部骨骼肌肉能耗。目前已与多家行业标杆客户合作,在应急救援、军工特种等场景展现出显著价值,可提升复杂路况下的负重通行能力与作业效率。

传统助力装备存在 “兼容性差、助力精准度低、功能单一” 等局限,本成果通过技术创新实现突破,核心亮点如下:1. 模块化与人体兼容设计:将腰部、下肢助力功能模块化,可根据需求任意组合,适配不同作业场景(如搬运、负重行走),结构贴合人体运动曲线,穿戴舒适度较传统外骨骼提升 50%,解决 “穿戴笨重、活动受限” 的痛点;2. 智能学习与个性化助力:基于智能学习算法采集分析人体步态与发力特点,结合云端 “云脑” 架构的大规模机器学习,实现助力参数动态调整,为不同使用者提供个性化支持,助力精度达 90% 以上;3. 多维度传感与实时监测:集成体重、加速度等传感器与人体生物力学分析模型,实时检测局部骨骼肌肉能耗,精准判断发力需求,避免过度助力或助力不足,保护肌肉关节;4. 复杂场景适应性:针对平地、碎石地、林地等复杂路况优化运动控制,外部接口方便消防装备等工具搭载,在应急救援、军工特种作业中可提升负重能力与机动性,作业效率提升 40% 以上。

本项目研发的智能可穿戴助力外骨骼机器人主要应用于特种作业与劳动保护场景,具体包括: 1. 应急救援领域:为消防人员、地震救援队员提供助力,在复杂路况下提升负重通行能力(如携带救援设备),缩短救援响应时间,目前在应急救援市场保有量行业第一; 2. 军工特种作业:增强士兵负重能力、机动性与防御性,提升单兵作战效率,适应野外作战、物资运输等任务,具有重要战略价值; 3. 工业与物流:在工厂搬运、仓库装卸等场景,为工人提供腰部与下肢助力,减少腰肌劳损、关节损伤等职业伤病,降低企业用工成本; 4. 康复医疗:拓展至残疾人康复、老年人助行领域,通过个性化助力帮助恢复行走能力,提升生活自理水平。 随着对作业安全与效率要求的提升,该机器人预计 3 年内可覆盖国内 60% 以上的应急救援队伍及重点军工单位,应用前景广阔。

(按解决该项成果技术问题所作贡献大小排序)1. 核心研发团队:主导外骨骼机器人的结构设计与智能算法研发,攻克模块化兼容、步态识别等关键技术,构建 “终端 - 云端” 架构,推动产品从研发到产业化落地,在可穿戴技术领域具有深厚积累;2. 传感与监测团队:负责多维度人体运动姿态检测系统开发,整合传感器数据与生物力学模型,实现肌肉能耗实时评估,为精准助力提供数据支撑;3. 应用与合作团队:对接应急救援、军工等行业标杆客户,开展场景测试与合作,根据实际需求优化产品功能,推动成果在特种作业领域的规模化应用。

为了研发该成果,累计投入包括结构设计、算法开发、原型机试制等经费,目前已实现产业化,在应急救援市场占据领先地位,与多家客户达成合作,产生稳定收益。 针对技术完善(如提升极端环境适应性、扩展更多助力模式),尚需投入经费用于迭代优化,预计 1 年内完成。 成果在推动科学技术进步方面,促进了可穿戴技术与智能算法的融合,提升我国外骨骼装备的自主化水平;在社会效益方面,减少职业伤病,保护劳动者健康,提升应急救援与军工作业效率;在经济效益方面,预计年销售额超亿元,带动可穿戴装备产业链发展,创造大量就业岗位,具有显著的社会与经济价值。

拟通过面议方式推动成果转化,具体包括: 1. 技术许可:向应急救援装备制造商、军工企业许可核心技术(模块化设计、智能学习算法),提供技术支持与定制化开发服务; 2. 合作推广:与行业客户(如消防救援队伍、物流企业)合作开展试点应用,通过示范效应扩大市场覆盖,收取设备费用与运维服务费; 3. 产业链协同:联合传感器、人工智能企业完善 “终端 - 云端” 生态,提升产品智能化水平,推动外骨骼技术在更多领域的应用。 转化目标:1 年内拓展至 10 家以上军工与应急单位,2 年内成为国内外骨骼助力装备领军品牌,3 年内进入国际市场,提升我国在该领域的竞争力。