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一种新型的气动人工肌肉模型和与气动人工肌肉配套的一种主动式辅助设备已经由日本广岛大学和大亚湾实业有限公司开发。这种可穿戴设备,被称为不插电动力服(UPS),可以支持人体运动而不需要任何电子设备和油箱,因为它采用了一种新开发的名为气动凝胶人工肌肉(PGM)的气动人工肌肉作为驱动器。不插电动力服(UPS)不仅提高了老年人的生活质量,也给享受体育运动的健康人群带来福音。该公司将于2015年十二月在国际机器人展上展出不插电动力服(UPS)。
为了防止老龄化和肌肉疲劳造成的受伤和意外,提供安全和易于使用的辅助设备显得极为重要。传统的辅助设备里,压缩机和油箱对于能够提供足够的能量以支持人体运动是必要的。维护一个辅助设备也很昂贵。
不插电动力服(UPS)由三个部分组成:气动凝胶人工肌肉(PGM)(驱动部分)、泵(弯曲人工肌肉的空气压力)和管道(传输)。气动凝胶人工肌肉(PGM)的特点是轻巧灵活,并可通过低气压产生支持力。泵安装在鞋底,这样驱动力就可以利用人体的重量传递到PGM。总体而言,PGM结构非常简单,易于维护,且价廉。
“例如,PGM覆盖髋关节,泵安装在对侧鞋底。这样的安排使得它可以支持人体髋关节在摆动阶段的运动,”广岛大学佑一栗田副教授说。
有两个应用UPS的例子。一个是减少跑步时肌肉的活动,另一个是提高投球速度。为了减少慢跑过程中肌肉的激活,UPS中的PGM沿着比目鱼肌安装,而泵则安装在身体同侧的脚趾。为了提高投球速度,UPS中的PGM沿着胸大肌安放,泵安装在对侧脚趾。
“UPS的这一设计是为了随时随地只要是需要时都可以支持人体运动。它也不包含任何重型设备。这意味着,我们可以根据用户的特殊需求定制UPS,如运动员和康复的不同肌肉力量要求。在未来,我们可以用我们的技术开发出包括可穿戴驱动器和传感器更智能的辅助服,”佑一栗田博士说。