HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THIẾT BỊ TRỢ LỰC
CHO NGƯỜI ĐI BỘ CNĐT : ĐÀO VĂN HIỆP
8391
1.2.1. Mô hình cơ sinh học của cơ v gân 25
1.2.2. Mô hình cơ sinh học của chi dới khi đi bộ 30
Kết luận chơng 1 34
Chơng 2: Mô hình toán của hệ thống 35
2.1. Các khái niệm v quy ớc cơ bản 35
2.1.1. Các mặt phẳng giải phẫu 35
2.1.2. Chu kỳ bớc 37
2.2. Mô hình động học của chi dới 43
2.2.1. Các chuyển động cơ bản của chi dới 43
2.2.1.1. Các chuyển động của khớp hông 43
2.2.1.2. Các chuyển động của khớp gối 44

ii
2.2.1.3. Các chuyển động của khớp cổ chân v bn chân 45
2.2.2. Thiết lập mô hình động học của chi dới 45
2.3. Mô hình động lực học của chi dới 50
2.3.1. Mô hình động lực học khi không mang robot 51
2.3.1.1. Thiết lập mô hình 51
2.3.1.2. Mô phỏng đi bộ 54
2.3.2. Mô hình động lực học khi có mang robot 56
2.3.2.1. Nguyên tắc điều khiển 56
2.3.2.2. Động lực học của ngời 59
2.3.2.3. Động lực học của hệ ngời - robot 60
Kết luận chơng 2 63
Chơng 3: Mô hình 3D của hệ thống 65
3.1. Khái quát về phơng pháp mô hình hoá cơ sinh học 3D 65
3.1.1. Thớc đo góc 67
3.1.2. Các cảm biến điện từ v âm thanh 68
3.1.3. Thiết bị ghi hình 68
3.1.4. Cảm biến gia tốc 69

4.1.2. Chọn phơng án thiết kế 106
4.1.2.1. Cấu trúc trùng khớp hay không trùng khớp? 106
4.1.2.2. Kết cấu chịu tải song song hay nối tiếp? 108
4.1.2.3. Kết cấu tích cực hay thụ động? 109
4.1.2.4. Chọn cấu hình khớp 112
4.1.2.5. Kết luận về phơng án thiết kế 114
4.1.3. Chọn bộ công cụ thiết kế 115
4.2. Quá trình hình thnh phơng án kết cấu 115
4.2.1. Mẫu robot thứ nhất 116
4.2.2. Mẫu robot thứ hai 118
4.2.3. Mẫu robot thứ ba 120
4.2.4. Mẫu robot thứ t 121
4.3. Tính toán kết cấu 121
4.3.1. Tính toán các chi tiết chịu lực 122
4.3.1.1. Tính bền cụm giá lng 123
4.3.1.2. Tính toán bình khí nén 124
4.3.1.3. Tính bền các cụm còn lại 126
4.3.1.4. Kết luận về độ bền của kết cấu 135
4.3.2. Các kết cấu khác 136
4.3.2.1. Kết cấu các khớp 136
4.3.2.2. Các cơ cấu điều chỉnh 137
4.3.3. Tính hệ dẫn động cơ khí 138
4.3.3.1. Lý giải về chọn loại dẫn động 138
4.3.3.2. Tính toán hệ dẫn động khí nén 140
4.4. Ti liệu thiết kế 146
Kết luận chơng 4 146
Chơng 5: Quy trình công nghệ chế tạo robot 148

iv
5.1. Những định hớng công nghệ 148

6.5. Tổng hợp giải pháp kết cấu v điều khiển 186
Kết luận chơng 6 190
Chơng 7: Thử nghiệm v đánh giá robot 191
7.1. Mục tiêu v phơng pháp thử nghiệm robot 191
7.1.1. Mục tiêu thử nghiệm 193

v
7.1.2. Phơng pháp thử nghiệm 193
1. Thử trên giá đạp xe 194
2. Thử nghiệm trên băng đi bộ 195
3. Thử nghiệm trên mặt bằng 196
7.2. Quy trình thử nghiệm robot 198
A. Quy trình thử nghiệm đạp xe 198
B. Quy trình thử nghiệm đi bộ trên băng 200
C. Quy trình thử nghiệm đi bộ trên mặt bằng 201
7.3. Kết quả thử nghiệm 202
A. Kết quả thử nghiệm đạp xe 202
B. Kết quả thử nghiệm đi bộ trên băng 203
C. Kết quả thử nghiệm đi bộ trên mặt đất 207
C1. Đi tự do không tải, không hỗ trợ 213
C2. Đi lên, xuống cầu thang 213
7.4. Đánh giá phơng pháp v kết quả thử nghiệm 213
7.4.1. Đánh giá phơng pháp v thiết bị thử nghiệm 213
7.2.2. Đánh giá kết cấu khung xơng 214
7.2.3. Đánh giá tính linh hoạt 215
7.2.4. Đánh giá hiệu quả hỗ trợ 215
7.5. Giải pháp hon thiện robot 216
Kết luận chơng 7 217
Chơng 8: Đánh giá tổng hợp kết quả của đề ti 219
8.1. Về mục tiêu nghiên cứu 219

EMG
Điện - cơ đồ (ElectromyoGraphy - EMG)
ENG
Điện nhãn đồ (ElectronystagmoGraphy - ENG)
Exo Exoskeleton - Bộ xơng ngoi
GRF Phản lực sinh ra tại các khớp
HCI
Giao diện ngời - máy tính (Human - Computer Interface)
HG
Quá trình vận động của ngời (Human Gaint)
HMI
Giao diện ngời - máy (Human - Machine Interface)
HRi
Giao diện ngời - robot (Human - Robot Interface)
ISW Giai đoạn bắt đầu của pha bớc
LRP Giai đoạn bắt đầu - nhận tải của pha trụ
MIT Massachusetts Institute of Technology
MST Giai đoạn giữa của pha trụ
MSW Giai đoạn giữa của pha bớc
PE Phần tử đn hồi trong mô hình cơ
pHRI Tơng tác cơ học giữa ngời v robot
PSW Giai đoạn chuẩn bị bớc của pha trụ
RMS Phơng pháp trung bình bình phơng số học
SS Pha một chân chạm đất
TST Giai đoạn kết thúc của pha trụ
TSW Giai đoạn kết thúc của pha bớc
WR Wearable Robot

vii
Danh sách các ký hiệu


&
C

Giá trị ớc lợng của ma trận lực Coriolis
d
Mô men tác động của chân ngời lên robot
F
Lực tổng hợp
F
b

Lực giảm chấn
g
F
r

Trọng lực của thân ngời tác dụng lên đùi
gl
F
r

Lực cơ mông
F
k

Lực tác dụng của lò xo
G
Hm truyền giữa tín hiệu vo của actuator v vận tốc của Exo
G


Chiều di của đùi
l
mc

Tọa độ trọng tâm của cẳng chân
l
m
d

Tọa độ trọng tâm của đùi
M
l
0

Chiều di của cơ ở trạng thái tự do
T
r
l
Chiều di của gân ở trạng thái tự do

viii
M
Khối lợng của thân, ma trận quán tính
M
Ma trận chuyển toạ độ ảnh sang toạ độ quán tính ba chiều
M
r

Mô men quanh một điểm

cn

Khối lợng của cẳng chân ngời
m
cr

Khối lợng của cẳng chân robot
m
d

Khối lợng tổng cộng của 1 đùi ngời v robot
m
dn

Khối lợng của đùi ngời
m
dr

Khối lợng của đùi robot
g
M
r

Mô men trọng lực
gl
M
r

Mô men do cơ mông sinh ra
m

Lực liên kết tại khớp gối
N
2

Lực liên kết tại khớp hông
n
Số vòng quay trục chính
0
k
O

Vector biểu diễn trị trí giữa gốc toạ độ khâu cuối so với khâu đầu
P
Ngoại lực đặt lên kết cấu, vector các mô men trọng lực
)(


P
Giá trị ớc lợng của ma trận vector mô men trọng lực
CO
p
r

Vector giữa 2 vị trí C v O
*CP
p
r

Vector giữa 2 vị trí C v P*


r
Mô men phát động của actuator
r
Q

Toạ độ của điểm Q bất kỳ
0
k
R

Ma trận quay 3ì3, biểu diễn góc quay giữa khâu cuối v khâu đầu
S
ảnh hởng của mô men do ngời sinh ra tới vận tốc góc của Exo
s, s
f
, s
r
, s
v

Lợng chạy dao (phút, răng, vòng)
T
Động năng ton phần, vector các mô men phát động
t
Chiều sâu cắt, thời gian
U
nc
Vector lực suy rộng
u, v



v,

u
Các sai số của u v v
,
ma
x
,




Biến dạng, biến dạng lớn nhất, biến dạng ở tần số

0



Nhân tử Lagrange



Góc quay của khớp thứ i

p

Góc quay của phần P trong hệ toạ độ quán tính

Hệ số an ton

Bảng 8. 4: Danh mục sản phẩm KHCN dạng III, IV 223

Bảng P. 1: Các thông số hình học của cơ thể 229

Bảng P. 2: Khối lợng v mô men quán tính chính của các bộ phận 229xi
Danh sách các hình vẽ
Hình M. 1: Orthotic Robot (trái) v Prosthetic Robot (phải) 14


Hình 1. 1: Cấu trúc của khớp chuyển động tự do - Khớp gối 16

Hình 1. 2: Các dạng khớp sinh học v khớp cơ học tơng đơng 17
Hình 1. 3: Biểu diễn quy tắc lồi lõm 19
Hình 1. 4: Bộ xơng chi dới (a) v cấu trúc của khớp hông (b) 20
Hình 1. 5: Trọng lực (a) v lực cơ (b) tác dụng lên khớp hông 21
Hình 1. 6: Cấu trúc của khớp gối 22
Hình 1. 7: Dây chằng của khớp gối 22
Hình 1. 8: Lực khi co duỗi khớp gối 23
Hình 1. 9: Cấu trúc xơng bn chân 24
Hình 1. 10: Dây chằng bộ xơng bn chân 24
Hình 1. 11: Chuyển động nghiêng bn chân 24
Hình 1. 12: Mô hình các phần tử bị động 26
Hình 1. 13: Phản ứng của cơ theo mô hình Maxwell v Voight 28
Hình 1. 14: Mô hình kiểu Hill của cơ 28
Hình 1. 15: Quan hệ lực - chiều di của cơ 29
Hình 1. 16: Mô hình cơ gân (Musculotendon Motor) 29
Hình 1. 17: ảnh hởng của chiều di gân đến đặc tính của cơ 30

Hình 3. 3: Sơ đồ nguyên lý của gia tốc kế 70
Hình 3. 4: Điều kiện thẳng hng trong phân tích ảnh 72
Hình 3. 5: Điều kiện đồng phẳng cho tổng hợp 3D 72
Hình 3. 6: Thiết lập chụp ảnh nổi với các trục quang học song song 73
Hình 3. 7: Mô hình hoá v phân tích tải trọng của khung xe 76
Hình 3. 8: Phân tích kết cấu trong môi trờng tích hợp CAD/CAE 78
Hình 3. 9: Mô hình ngời đợc tạo trong SolidWorks 80
Hình 3. 10: Mô hình ngời v robot đợc tạo trong Inventor 81
Hình 3. 11: Mô hình robot đợc tạo trong Pro/Enginer 82
Hình 3. 12: Sơ đồ thuật toán v mô hình 3D của ngời trong ADAMS . 83
Hình 3. 13: Mô hình chi dới của ngời 86
Hình 3. 14: Mô hình CAD của Exo 87
Hình 3. 15: Thiết bị khảo sát động học v động lực học ngời đi bộ. 87
Hình 3. 16: Mô hình thiết bị luyện tập phục hồi chức năng 87
Hình 3. 17: Quá trình thiết lập v khảo sát mô hình trong CAD/CAE 88
Hình 3. 18: Tỷ lệ kích thớc của các bộ phận với chiều cao của ngời 89
Hình 3. 19: Đồ thị các góc khớp chân phải nhận đợc từ ADAMS 93
Hình 3. 20: Mô hình ngời trong ADAMS 94
Hình 3. 21: Các hộp thoại để gán quy luật chuyển động của các khớp 95

xiii
Hình 3. 22: Hộp thoại gán các ma sát 96
Hình 3. 23: Hộp thoại quy định dạng tiếp xúc 97
Hình 3. 24: Hộp thoại khai báo các điều kiện ma sát 97
Hình 3. 25: Một số hình ảnh mô phỏng ngời đi bộ ADAMS 98
Hình 3. 26: Phản lực tại khớp cổ chân phải v trái theo thời gian 98
Hình 3. 27: Phản lực tại các khớp gối phải v trái theo thời gian 99
Hình 3. 28: Phản lực tại các khớp hông phải v trái theo thời gian 99
Hình 3. 29: Đồ thị mô men tại khớp hông phải 101
Hình 3. 30: Mô men tại khớp gối phải 101

Hình 4. 26: Đùi- ứng suất- duỗi 20
o
131
Hình 4. 27: Đùi- biến dạng- duỗi 20
o
131
Hình 4. 28: Đùi- ứng suất- co 20
o
131
Hình 4. 29: Cụm gối- ứng suất 132
Hình 4. 30: Cụm gối- biến dạng 132
Hình 4. 31: Gối- hệ số an ton 132
Hình 4. 32: Gối- ứng suất - co 20
o
132
Hình 4. 33: Gối- biến dạng- co 20
o
132
Hình 4. 34: Bn chân - dao động 132
Hình 4. 35: Biến dạng của bn chân trong trạng thái tĩnh 133
Hình 4. 36: Biến dạng của bn chân khi tần số dao động 66,22Hz 133
Hình 4. 37: Độ cứng của lò xo bn chân 134
Hình 4. 38: Cấu trúc khớp gối 136
Hình 4. 39: Cấu trúc khớp hông 136
Hình 4. 40: Cấu trúc khớp cổ chân 137
Hình 4. 41: Cơ cấu điều chỉnh chiều di xơng 138
Hình 4. 42: Bộ truyền động điện - cơ 138
Hình 4. 43: Xác định thời điểm sinh mô men lớn nhất của các khớp 142
Hình 4. 44: Sơ đồ tính mô men khớp hông 143
Hình 4. 45: Sơ đồ tính mô men khớp gối 144

Hình 6. 21: Mạch điều khiển với EMG 188
Hình 6. 22: Mô hình điều khiển mô men nhờ tín hiệu EMG 189
Hình 6. 23: Sơ đồ hệ thống điều khiển theo tín hiệu EMG 189

Hình 7. 1: Giá thử đạp xe bị động (a) v chủ động (b) 194

Hình 7. 2: Băng thử nghiệm Bio-Robot 195
Hình 7. 3: Thử nghiệm robot trên mặt bằng v dán EMG 197
Hình 7. 4: Thử nghiệm robot trên mặt bằng 198
Hình 7. 5: Mn hình hiển thị góc khớp khi thử nghiệm đạp xe 202
Hình 7. 6: Không tải, không hỗ trợ 204
Hình 7. 7: Có tải (15kg), không hỗ trợ 204
Hình 7. 8: Có tải (15kg) có hỗ trợ (khí nén 5bar) 205
Hình 7. 9: Các dạng tín hiệu EMG 206
Hình 7. 10: Tín hiệu EMG: không tải, không hỗ trợ v có hỗ trợ 207
Hình 7. 11: Tín hiệu EMG: có tải, không hỗ trợ v có hỗ trợ 207
Hình 7. 12: Tín hiệu thô khi đi trên mặt bằng, không tải, không hỗ trợ 208

xvi
Hình 7. 13: Tín hiệu thô khi đi trên mặt bằng, không tải, có hỗ trợ 208
Hình 7. 14: RMS khi đi trên mặt bằng, không tải, không hỗ trợ 209
Hình 7. 15: RMS khi đi trên mặt bằng, không tải, có hỗ trợ 209
Hình 7. 16: Tín hiệu thô khi đi trên mặt bằng, có tải, không hỗ trợ 210
Hình 7. 17: Tín hiệu thô khi đi trên mặt bằng, có tải, có hỗ trợ 210
Hình 7. 18: RMS khi đi trên mặt bằng, có tải, không hỗ trợ 211
Hình 7. 19: RMS khi đi trên mặt bằng, có tải, có hỗ trợ 211
Hình 7. 20: Tín hiệu lực cơ vai, có tải, không hỗ trợ 212
Hình 7. 21: Tín hiệu lực cơ vai, có tải, có hỗ trợ 212
Hình 7. 22: Hiệu quả hỗ trợ với cơ vai: không hỗ trợ v có hỗ trợ 213


chăm sóc ngời bệnh; trợ giúp ngời khuyết tật; nâng cao khả năng mang vác
v khả năng vận động của con ngời (đi lại, leo dốc, bơi, bay, chạy, nhảy, ).
Định hớng ứng dụng của các thiết dạng ny cũng hết sức rộng rãi: y tế, dân
sinh, quân sự, Trên thế giới, hoạt động nghiên cứu v
ứng dụng các thiết bị
hỗ trợ cơ bắp đã có từ rất sớm, nhng chỉ diễn ra một cách sôi động từ cuối thế
kỷ XX, đầu thế kỷ XXI. ở Việt Nam hoạt động ny mới đợc khởi xớng
nhng nhu cầu thì không hề nhỏ.
Từ năm 2005, nắm bắt đợc nhu cầu v tình hình nghiên cứu, phát triển
robot sinh học trên thế giới v trong khu vực, chúng tôi đã theo dõi sát quá
trình nghiên cứu, đồng thời trao đổi v cử ngời tham gia với nhóm nghiên
cứu về robot sinh học của các đồng nghiệp ở nớc ngoi nên đã nắm đợc
những vấn đề cơ bản v thu đợc một số bi học trong lĩnh vực ny.
2
Xuất phát từ tính khoa học của vấn đề, nhu cầu ứng dụng v điều kiện
nghiên cứu trong nớc, có tính đến khả năng hợp tác quốc tế, chúng tôi đã
tham gia tuyển chọn chủ trì đề ti ny v đã đợc Bộ KHCN phê duyệt.
M1.2. Tổng quan về tình hình nghiên cứu v ứng dụng Exoskeleton
M1.2.1. Trên thế giới
Có thể coi ý tởng dùng bộ xơng ngoi xuất hiện từ trớc công nguyên,
khi các chiến binh dùng mũ, giáp, mộc để bảo vệ cơ thể; hoặc ngời ta dùng
c kheo để đi lại trên bãi biển, đầm lầy, dùng chân giả thay thế chân ngời bị
hỏng, Về bản chất, những dụng cụ đó đã l bộ xơng ngoi. Tuy nhiên,
thuật ngữ Exoskeleton
(*)
chỉ đợc dùng phổ biến khi các nh cơ - sinh học
sáng tạo ra các cơ cấu đợc tích hợp v hoạt động đồng bộ với cơ thể ngời,
với mục đích tăng cờng sức mạnh của cơ thể.
Từ năm 1890, Nicholas Yagn đã đề xuất ý tởng về một thiết bị hỗ trợ
con ngời khi đi bộ, chạy, nhảy. Năm 1948, một nh cơ - sinh học ngời Nga,

một hớng khoa học, công nghệ mới: cơ sinh điện tử (Biomechatronics). Đây
l lĩnh vực khoa học ứng dụng, kết hợp giữa cơ sinh học, điều khiển v điện
tử, nhằm sáng tạo ra các thiết bị ghép lên cơ thể ngời để chữa bệnh (ví dụ
tim, thận nhân tạo) hoặc để tăng khả năng hoạt động của con ngời.
- Về nhu cầu ứng dụng, các công trình nghiên cứu Exo đã thức tỉnh đợc
các nh đầu t trong nhiều lĩnh vực khác nhau, đặc biệt l trong quân sự. Việc
DARPA (U. S. Defense Advanced Research Projects Agency) tổ chức một
"Workshop on Exoskeleton for Human Performance Augmentation" vo tháng
3-2000 đã đánh dấu một bớc ngoặt quan trọng trên con đờng phát triển Exo.
DARPA đã quyết định "đầu t mạo hiểm" 50 triệu USD cho dự án phát triển
một Exoskeleton Suit trang bị cho bộ binh. Mục tiêu của "Wearable Robotic
System" ny l giúp cho ng
ời lính chạy nhanh hơn, mang nhiều hơn v có thể
nhảy qua các vật cản lớn. Về sự kiện ny, tạp chí Science News Online
(www.sciencenews.org/
) đã đa ra thông báo "The military is betting millions
that technology can turn soldiers into superhumans" (quân đội đánh cuộc
hng triệu (đôla) rằng công nghệ có thể biến ngời lính thnh siêu nhân).
Dự án do DARPA ti trợ đã đợc triển khai rầm rộ tại các trờng ĐH
hng đầu v một số công ty tại Mỹ: PTN Bio-robotics thuộc ĐHTH
Washington, Viện Công nghệ Massachusetts (MIT), Đợc nhắc đến nhiều
nhất trong số mẫu robot đợc tạo ra theo dự án ny l mẫu Robotic
Exoskeleton mang tên Berkeley Lower Extremity Exoskeleton - BLEEX của
PTN Human Engineering and Robotics, ĐHTH California, Berkeley.
4
BLEEX gồm một hệ khung kim loại, đợc gắn lên ngời tại 2 bn chân,
hông v vai. Mỗi chân có 3 khớp, đợc dẫn động nhờ các xi lanh thuỷ lực.
Nguồn cấp năng lợng cho hệ thống l 1 động cơ đốt trong đặt trong ba lô. Hệ
điều khiển liên kết với các sensor gắn trên cơ thể thông qua mạng cục bộ
(LAN), nhận trực tiếp tín hiệu vận động của cơ thể. Ngời mang (gọi l Pilot)

(Augmented Physical Strenght). Bộ quân phục ny gồm:
- Mũ có gắn GPS, máy thông tin vô tuyến, thiết bị mạng (LAN, WAN,
Wireless).
- Hệ thống giám sát trạng thái sinh lý: huyết áp, nhịp tim, nhiệt độ cơ
thể, giúp điều ho hoạt động của cơ thể, đồng thời cung cấp các thông tin
trên cho chỉ huy v nhân viên y tế.
- Bộ giáp lỏng (Liquid Body Amor), dùng chất lỏng đặc biệt: bình thờng
ở trạng thái lỏng, nhng khi gặp hiệu ứng xung điện thì hoá rắn trong vòng
phần nghìn giây, đủ sức chống đạn.
- Exo nhẹ, dùng vật liệu composit hay sợi các bon, tăng cờng khả năng
mang vác v vận động.
Ngoi Mỹ, tại các nớc khác tro lu ny cũng không kém sôi nổi v
không ít thnh công. Trớc hết phải kể đến dự án của trờng đại học Tsukuba,
Nhật Bản. Đợc bắt đầu từ năm 1993 với sự ti trợ của tập đon Mazda Motor
v Ashahi Beer, đến nay dự án đã đa ra 5 phiên bản robot có tên HAL
(Hybrid Assistive Limb). Phiên bản mới nhất, HAL-5 ra đời năm 2007 có
nhiều bậc tự do, hỗ trợ ngời dùng cả chân, lng v tay. Với sự hỗ trợ của
robot HAL-5, ngời bình thờng có thể cõng 1 ngời trên lng, di chuyển
bình thờng trên đờng núi hoặc có thể giữ vật nặng tới 40kg bằng tay trong
khi đi bộ. Dù đợc đánh giá l robot thnh công nhất v
có tính thơng mại
cao tại Nhật, HAL-5 vẫn còn những nhợc điểm: phối hợp chuyển động giữa
ngời v robot cha đợc trơn chu; con ngời vẫn cảm thấy vớng víu khi
mang robot để di chuyển; khó giữ trạng thái cân bằng của hệ ngời-robot,
Theo />, bản
cập nhật ngy 25-10-2006 thì Cơ quan vũ trụ Châu Âu (European Space
Agency) đã chế tạo một ESA Exoskeleton có tên l EUROBOT đợc điều
khiển từ xa để hoạt động ngoi khoảng không vũ trụ. EUROBOT hoạt động
theo nguyên tắc Master-Slave, lặp theo động tác của tay ngời điều khiển nhờ
tín hiệu lấy từ một Exo lắp trên cánh tay ngời. EUROBOT đợc xếp vo loại

đoán hết sức lạc quan, trong đó có những ý tởng mang tính đột phá, có tầm
chiến lợc trong quân sự, kinh tế v xã hội.
- Ngoi các cờng quốc về công nghệ v kinh tế, nh Mỹ, Nhật, Israel,
các nớc đang phát trển nh Trung Quốc, Thái Lan cũng đã đầu t nghiên cứu
Exo theo định hớng riêng của mình.
7
- Ngy nay, Exo l đối tợng nghiên cứu của ngnh Bio-Mechatronics.
Đây không phải đơn thuần l vấn đề ngữ nghĩa m xuất phát từ sự đột biến về
giải pháp kết cấu, công nghệ, phơng pháp, công cụ nghiên cứu.
Những kết luận về nhu cầu, ý tởng, phơng pháp nghiên cứu, giải pháp
công nghệ, công cụ sử dụng, rút ra ở trên l hết sức bổ ích cho việc nghiên
cứu, phát triển robot sinh học tại Việt Nam.
M1.2.2. Tại Việt Nam
Cho đến trớc khi đề ti ny đợc đề xuất thì từ Exo còn rất mới lạ ở Việt
Nam. Mặc dù thế, nhu cầu nghiên cứu v ứng dụng robot sinh học ở nớc ta
không hề nhỏ. Ví dụ, ngoi vai trò m các nh quân sự Mỹ đa ra cho bộ binh
trong quân đội của họ, bộ binh của ta còn có vai trò quan trọng hơn. Do tính
chất của cuộc chiến tranh bảo vệ Tổ quốc, bộ binh ta không chỉ hoạt động
trong thnh phố m còn hoạt động di ngy v độc lập trong vùng rừng núi,
địa hình phức tạp, chốt trên các trận địa phòng ngự, tuần tra biên giới hải đảo,
truy tìm v tiêu diệt bọn phản loạn trú ngụ trong hang núi, địa đạo, Việc tiếp
tế cho họ không thể trông vo các phơng tiện cơ giới m phải dùng các
phơng tiện thô sơ kết hợp với sức ngời. Vì vậy, quân đội v các lực lợng vũ
trang khác, kể cả dân công phục vụ chiến đấu, có nhu cầu rất lớn về thiết bị
hỗ trợ mang vác v vận động - Exo. Ngoi ra, địa hình nớc ta phức tạp, thời
tiết khắc nghiệt, vóc dáng con ng
ời nhỏ bé, sức yếu cng khiến cho nhu cầu
về Exo trở nên cấp thiết hơn.
Trong y tế, các chân tay giả tích cực v thông minh, các thiết bị luyện
tập, phục hồi chức năng, hỗ trợ ngời tn tật, cũng l robot sinh học v việc

nhẹ, siêu bền đã đ
ợc sử dụng. Vấn đề phải cân nhắc khi sử dụng vật liệu l
giá thnh v công nghệ gia công chúng.
2- Về kết cấu, các khớp bị động v khớp chủ động với các nguồn động
lực khác nhau, từ các loại thông thờng (xilanh thuỷ lực, khí nén, động cơ
điện) đến những kết cấu đặc biệt, gọi l cơ nhân tạo (Artificial Muscle) đã
đợc thử nghiệm. Trớc đây, cơ nhân tạo dùng truyền động khí nén. Ngy
nay, cơ nhân tạo dùng kết cấu nano đã xuất hiện tại hng loạt các viện nghiên
cứu trên thế giới, có thể sinh ra lực lớn gấp trăm lần cơ tự nhiên. Không thể
nói rằng kết cấu chủ động hay kết cấu bị động tốt hơn, hay l nên phát triển
kết cấu dạng Quasi-Passive nh MIT đang thực hiện, vì mục đích sử dụng
khác nhau. Vấn đề m khoa học phải đơng đầu l kết cấu phải thoả mãn 2
yêu cầu trái ngợc nhau: chắc, khoẻ nhng nhẹ nhng, linh hoạt, không gây
vớng bận cho ngời dùng khi hoạt động.