浙江大学：基于石墨烯的可穿戴步态识别传感器系统，用于外骨骼机器人的应用

成果简介

辅助外骨骼机器人作为一种可提高承重能力和防止受伤的强化技术，在货运和医疗保健领域有着广泛的应用。这类机器人对步态信息的感知对其控制至关重要。这些信息是辅助和协作功能中运动规划的基础。本文，浙江大学欧阳小平教授、徐凯臣 研究员等在《Microsystems & Nanoengineering》期刊发表名为“A laser-engraved wearable gait recognition sensor system for exoskeleton robots”的论文，研究介绍了一种用于外骨骼机器人的可穿戴步态识别传感器系统。基于激光诱导石墨烯开发的压力传感器阵列具有灵活性和可靠性。多个传感器单元被集成到鞋垫中，以检测关键足底位置的实时压力。此外，还设计了电路硬件和算法，以加强传感器系统的步态识别能力。实验结果表明，拟议系统的步态识别准确率为 99.85%，并通过在外骨骼机器人上的测试进一步验证了系统的有效性。

图文导读

图1：用于步态分析的柔性压力传感器的应用和设计。

图2：柔性压力传感器的特性。

图3：基于LIG的步态识别传感器系统设计。

图4：步态识别传感器系统在外骨骼机器人中的应用。

小结

这项工作展示了一种具有及时反馈步态相位功能的可穿戴传感器系统，以支持用于人机交互控制的外骨骼。通过快速和定制的激光加工方法成功开发了嵌入式压力传感器单元。该工艺实现了导电LIG图案的大规模和可重复制造。多个传感器单元和印刷电路板嵌入鞋垫中，并与外骨骼机器人集成，通过压力映射反映穿着者的步态。基于SVM的识别算法旨在实现高精度的步态识别。实验结果表明，基于所提系统的步态识别传感器系统准确率为99.85%，通过外骨骼机器人的实际应用验证了该系统的可靠性。未来的任务包括将额外的传感模块（如速度和加速度传感器）集成到传感器系统中，以全面跟踪外骨骼机器人的状态。总体而言，这种基于LIG的步态识别传感器系统被建议应用于其他应用，例如康复或病理步态分析。

文献：http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/