外骨骼機械人技術是融合感測、控制、資訊、融合、移動計算,為作為操作者的人提供一種可穿戴的機械機構的綜合技術。
重複運動的物理系統進行**訓練，可以輔助或者恢復患者腿部的行走移動。助力外骨骼通過這種方式來提高下肢癱瘓或者下肢運動障礙患者的生活質量的。
目前有許多針對腿部移動的可穿戴機械人或者說助力外骨骼機械人正在開發中，有的在進行再臨床試驗，有的已經面向市場銷售。我們介紹研究了八種滿足條件的外骨骼裝置。這些外骨骼詳情如下：
1 .仿生腿（alterg inc，美國， ）
仿生腿是面向下肢非對稱損傷的個人的膝關節矯形器。此機械人能夠幫助使用者起立、平地行走、上下樓梯。它的足部有四個力感測器，用來檢測足部承受壓力的大小和時間。除此之外，在執行器上，還整合了檢測膝關節角度和伸展力的感測器。使用者介面允許**專家調整機械人提供的助力/阻力的大小、機械人的運動範圍和啟動機械人的最小力。當機械人未主動運動時，它是被驅動的。在負重模式，可以讓穿戴者帶動機械人進行運動。機械人可以僅僅依靠自身的電池持續運動2-3小時。為了保證病人的穩定性和安全性，該機械人還配備有拐杖。
2. ekso exoskeleton (eksobionics ltd, richmond, ca, usa;
ekso 是可穿戴的下肢外骨骼機械人，有兩條腿，連線在包含控制電腦和電池的軀幹上。軀幹和人的後背對齊，外骨骼的腿部通過和揹包相對應的圓形綁帶固定在穿戴者身上。另外還有連個肩帶協助支撐外骨骼。外骨骼的膝關節和髖關節在矢狀平面上是主動關節，其他的關節均為受限的被動關節。踝關節通過彈簧來限制運動。當前，ekso 有四種行走模式：前兩種模式中，護理人員或者使用者通過按鈕來控制外骨骼的站立和行走，通過檢測使用者的髖關節的狀態或者穿戴者的重力變化和前向腿的關節力矩來確定穿戴者的運動意圖。ekso 需要拐杖來保證使用者的穩定性和安全性，拐杖上的按鈕有力感測器，用來保證與地面的接觸，至少要支撐部分體重。除非拐杖與地面接觸良好，否則機械人不會走下一步。此外，控制器採用分層的有限狀態機來切換不同的運動狀態。根據設計者所述，新一代機械人將會提供可變的輔助力，或者根據需要給使用者提供助力。因此，**師可以選擇一系列的功率，來提高病人的參與，或者讓機械人根據穿戴者的需求實時動態地自適應調整。作為二級危險醫療器械，ekso 並沒有通過食品藥品管理局的許可，但是已經提交了申請，並且可以在審查期間進行市場營銷活動。
3. hybrid assisted limb (hal; cyberdyne inc., tsukuba,japan;
hal 是雙側下肢外骨骼，每條腿有三個主動自由度：髖關節、膝關節和踝關節。hal 系統含有多種模式，在行走、站立和坐下的過程中，可以單關節或者全肢支撐。它主要包括六部分：控制器、電池、動力單元、肌電感測器、角度 /加速度感測器、地面反作用力感測器。控制系統接收肌電感測器、角度 /加速度感測器、地面反作用力感測器的訊號，並計算人體需要的力矩。利用肌電感測器代替操縱桿來檢測人體的運動意圖，可以讓人體輕鬆控制運動。當前，電池可持續2小時40分鐘。為了保證病人的穩定性和安全性，使用可輔助拐杖。目前，hal 已作為下肢失調或功能減弱患者的處方裝置，在日本和歐洲推向了市場。hal 已通過了歐盟的認證。hal 已經通過日本藥品管理局的許可，作為神經肌肉患者醫療裝置的投向市場，可以用來**肌肉萎縮、肌肉硬化等疾病。
4. indego (parker hannifin corp., macedonia, oh, usa;
可以坐在輪椅上穿戴。這款外骨骼可以實現坐、行走、站立、坐-站、站-行走、走-站立、站立-坐，並自由切換。通過穿戴者上身配合拐杖運動來改變重心的位置來確定穿戴者的運動意圖。控制器根據穿戴者的重心位置與前向腿踝關節的位置來控制運動。穿戴者前傾後者後傾上半身，重心會前移或者後移，此時控制器會改變外骨骼的運動狀態。膝關節處有抱閘，防止失電時，膝關節伸展對人造成損害。2023年3月8日，食品藥品管理局公布了indego 的初步審查結果。同意了其面向市場的申請。
1、tingfang yana, marco cempinia, calogero maria oddoa, nicola vitiello. review of assistive strategies in powered lower-limb orthoses and exoskeletons.robotics and autonomous systems. 2015(64)
2、jose l contreras-vidal, nikunj a bhagat, justin brantley, jesus g cruz-garza, yongtian he, quinn manley, sho nakagome, kevin nathan, su h tan, fangshi zhu and jose l pons. powered exoskeletons for bipedal locomotion after spinal cord injury. journal of neural engineering. 2016(13)
3、baltej singh rupal, ashish singla, gurvinder singh virk. lower limb exoskeletons: a brief review. conference on mechanical engineering & technology(comet'16). 2016
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