仿生外骨骼机器人在模拟学习中性能跃升

科技日报讯（记者 张梦然）发表于《自然》的新一期生物医学工程研究成果报道了一种模拟框架，可加快外骨骼机器人控制系统的研发，有助于推动外骨骼装置在现实世界中的广泛应用。

外骨骼机器人能够显著增强人类的运动能力，帮助残疾人士恢复行动能力。当前的控制系统在适应不同个体的需求和复杂的人体运动方面仍面临挑战。它们通常需要大量的人体测试，并依赖于手工制作的规则，这限制了它们的广泛应用。先前的模拟研究并未包含控制系统的设计，也没有考虑人机交互，给从模拟过渡到现实世界应用带来了困难。

为了克服这些挑战，北卡罗来纳州立大学苏浩团队开发了一个能够从人机交互中学习的框架。该框架无需耗时的实验和人力资源，可以在模拟中生成人体运动、肌肉协调和外骨骼控制三个相互关联的神经网络。研究团队进行了数百万次模拟实验，验证了该模型从人体运动数据中学习的能力。

为了测试控制器在现实场景中的有效性，团队对一名佩戴髋关节外骨骼的参与者进行了测试。监测结果显示，在行走、跑步和爬楼梯时，控制器使参与者的代谢率分别降低了 24.3%、13.1% 和 15.4%，表明控制器能够在不同活动中有效地辅助使用者。