人工物料搬运中外骨骼负重识别与助力有效性研究OA
Research on the effectiveness of exoskeleton weight recognition and assistance in manual material handling
人工物料搬运容易导致下背部肌肉疲劳,甚至引发慢性疼痛,背部助力外骨骼可提供有效的支撑与辅助.研究通过分析不同负重条件下腰部扭矩需求,构建了包含动态生物力学建模、手部负重识别与姿势检测的主动助力策略.所设计的背部助力外骨骼系统可自动识别搬运质量并动态调节助力输出.实验中,6名受试者在15 kg搬运任务中,佩戴该系统时背部肌电信号(LTL、LTT、RTT、RTL)平均幅值分别降低52.03%、59.21%、51.33%、60.19%(p<0.05),显著优于传统无识别或无助力条件.研究结果表明,融合负重识别与姿态控制的背部助力系统在提升助力匹配度与人体舒适性方面具有明显优势,为背部外骨骼的实际应用提供了技术支撑.
Manual material handling frequently leads to fatigue or chronic pain in the lower back.Back-assisted exo-skeleton can effectively provide support and reduce the risk of such professional injuries.This study analyzes lumbar torque requirements under different loading conditions and proposes an active assistance strategy that integrates dy-namic biomechanical modeling,hand-held load recognition,and posture detection.A prototype exoskeleton system with load recognition capability was developed to automatically adjust assistive output in real time.In a lifting task in-volving 15 kg,experimental results from six participants show that compared to the no-exoskeleton condition,the av-erage EMG amplitudes of the LTL,LTT,RTT,and RTL muscles were reduced by 52.03%,59.21%,51.33%,and 60.19%,respectively(p<0.05).The results demonstrate that integrating load recognition with posture-based con-trol significantly enhances assistive adaptability and user comfort,providing a reference for the control design of simi-lar exoskeleton systems.
李佳倩;朱伟杰;高子涵;魏巍;林西川;杨栋;王淼鑫
苏州科技大学 电子与信息工程学院,江苏 苏州 215009苏州科技大学 电子与信息工程学院,江苏 苏州 215009苏州科技大学 电子与信息工程学院,江苏 苏州 215009苏州科技大学 电子与信息工程学院,江苏 苏州 215009江苏省产业技术研究院 微纳自动化研究所,江苏 苏州 215131苏州科技大学 电子与信息工程学院,江苏 苏州 215009苏州科技大学 电子与信息工程学院,江苏 苏州 215009
信息技术与安全科学
背部助力外骨骼人工物料搬运重物识别控制策略拟人化控制交互规划
back-assisted exoskeletonmanual material handlingheavy object recognitioncontrol strategyper-sonification controlinteraction planning
《苏州科技大学学报（自然科学版）》 2026 (2)
70-78,9
苏州市前沿技术研究项目(SYG202306)广东省机器人与智能系统重点实验室开放课题
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