高中大男孩自行研发人体外骨骼

白政翰（左）和研发伙伴熊昱齐。

白政翰和同伴设计的有源外骨骼设备。

　　现在的“小孩哥”有多厉害？内蒙古鄂尔多斯的高中生白政翰与两个小伙伴研究有源助力人体外骨骼项目，他们一起选材、测量、编程、设计、制作样机，并提交了专利申请。他们正在为10月5日在无锡召开的全国性外骨骼交流会而努力，准备让这个产品公开亮相，“我们的理念是做平常人日常用的助力设备。”

　　自学嵌入式开发 展开外骨骼研究

　　白政翰是内蒙古鄂尔多斯康巴什高级中学的学生，9月开学就读高三了。他从小就喜欢科技类的东西，上了高中以后开始自学嵌入式开发。智能家电、智能手表等都属于嵌入式设备。白政翰用嵌入式技术做过一些小东西，如夜视仪，还研制了自主穿越机，参加过很多无人机比赛。在去年的第七届全国青少年无人机大赛中，他荣获高中组个人飞行赛全国三等奖。

　　在学习嵌入式开发的过程中，白政翰发现有关人体外骨骼的研究比较热门，对这个领域很感兴趣。人体外骨骼是一种可穿戴的设备，类似于“机器人盔甲”，可以增强人的力量、耐力或行动能力。人体外骨骼分为无源和有源两大类：无源外骨骼不依赖电池或马达等动力装置，有源外骨骼则配备了电池、马达或绳驱、液压系统，通过传感器检测人的动作意图，主动提供动力。

　　白政翰做了一些调研，发现市面上常见的产品是无源外骨骼，有源外骨骼很少，而且价格特别高。他决心研制一种低成本的有源外骨骼，方便普及应用。进一步调查发现，下肢有源外骨骼已经有很多专利和产品，于是他决定研发上肢有源外骨骼。从去年11月开始 ，白政翰投入有源外骨骼研究，后来同校学妹张烜熔和中国地质大学的熊昱齐也加入进来。三个人一边自学一边设计，购买材料进行试验。

　　单臂增强12公斤额外力量

　　外骨骼的技术难点主要是动作预测，然后是动力反馈，因为机器要识别人体的意图。白政翰的小团队曾经寻找过有源外骨骼的开源方案，但在网上没有找到开源系统，只有几篇关于控制的论文可以参考，所以只能自己写程序。每天上完课写完作业，白政翰一半的自习时间都“泡”在工作室里。

　　4月18日，他们在B站发了一个研发有源外骨骼的视频，迅速引起网友们的关注。他们设计的有源外骨骼方案，利用压力检测和IMU惯性测量等传感器进行控制，“这样成本比较低，几个传感器结合起来，导入一个大模型以后，基本上可以预测用户的大部分动作，然后实时输出实际需要的助力等级以及方向。”

　　白政翰说，他们这款有源外骨骼从年初开始研发，已经迭代了好几次，“我们下一步要以产品的标准来做外骨骼，重新设计电路，订做了一批集成电路，全部换成自己的东西。”据悉，白政翰等人的有源外骨骼设备成本现在大约是1万元。白政翰说，“目前我们测算单臂可增强12公斤的额外力量。”

　　在学校和市场监督管理部门的支持下，白政翰、张烜熔、熊昱齐从5月份开始申请专利，7月20日正式提交。 据扬子晚报

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