北大研发出首款便携潜水外骨骼机器人：助力潜水员减耗增效

10月21日消息，据北京大学官方发文，北京大学先进制造与机器人学院王启宁教授课题组在穿戴式机器人领域取得重要突破，成功研制出国际首款便携式潜水辅助外骨骼机器人系统。

水下环境的独特力学特性对辅助设备提出多重挑战，包括防水密封、动态配重优化、穿戴稳定性及高精度控制，相关技术研发长期受限于基础研究薄弱。

针对挑战，研究团队研制出双侧绳驱动膝关节水下外骨骼系统，其力矩输出曲线基于潜水员股四头肌生物电信号特征构建，通过腿部惯性传感器实时捕捉运动相位，结合力反馈迭代控制算法实现毫秒级力矩调节。

为全面评估系统效能，研究采用四维数据监测体系：实时气体消耗量、三维运动轨迹、下肢肌电信号及外骨骼输出力矩。

6名专业潜水员的对比测试显示，相较无辅助状态，外骨骼使净空气消耗降低22.7%，股四头肌峰值激活水平下降20.9%，腓肠肌平均肌电强度减少20.6%，证实设备有效分担了肌肉机械负荷。

该研究成功将外骨骼技术应用边界从陆地扩展至实际水下环境，证明了动力外骨骼在特殊环境下增强人类能力的可行性。

该水下外骨骼提供了一种全新的生物启发式推进方案，有望应用于延长水下作业时间、减轻潜水员疲劳以及辅助潜水训练等多个场景，为未来水下助游设备的设计与评估提供了重要参考。