近日,中国航天科技集团有限公司一院18所外骨骼机器人研制团队的“基于QFD-FMEA整合模型的外骨骼智能感知系统”,在2024年度国际质量创新大赛上荣获“潜在创新”类二等奖。这一突破,不仅让中国外骨骼技术站上世界舞台,更揭示了航天人如何以系统思维破解“人机适配”这一世纪难题。
科幻照进现实的挑战
在第十五届中国航展上,航天智能外骨骼装备一亮相便吸引众多关注。当普通参观者轻松穿戴后就能获得超人般的力量时,很少有人知道,这份科幻成真的背后,是科研团队跨越“人机共融”鸿沟的艰辛历程。
外骨骼技术的核心,是让机器“读懂”人类的意图。机器不仅要感知人体每块肌肉的微妙颤动,更要理解每个使用者独特的“身体语言”——高矮胖瘦的体型差异,或急或缓的动作习惯。哪怕数据偏差只有毫厘,应用效果都有天壤之别。科研人员面临的,是让机器适应“千人千面”的终极挑战。
面对这座由个体差异性、通用泛化性和数据精度构筑的“三重大山”,团队选择回归航天工程的本源——用系统思维破解复杂命题。
航天智慧的“双链”解耦
凭借航天人特有的智慧与坚韧另辟蹊径,团队创新性引入航天系统工程与人因工程设计精髓,提出“人链”与“机链”双轨并行模式。这就像一位精密钟表匠,将人体运动与外骨骼响应拆解成无数齿轮,再重新咬合。
“航天工程讲究‘一次做对’,我们引入QFD(质量功能展开)和FMEA(失效模式分析),确保每个设计环节都直指用户需求。”项目负责人朱晓荣解释道。
硬件上,他们在人体关键节点布设高精度传感器,编织出一张无形的“神经网”;软件上,则融合模板匹配与深度学习,让外骨骼像一位经验丰富的陪练,既能识别标准动作,又能适应个人习惯。
“最让我们自豪的不是技术本身,而是我们真正从消防员等终端用户的需求出发。”团队成员闫国栋表示。他们深入消防一线,记录每一个救援动作,精心打磨每个设计细节,确保产品既实用,品质又卓越,确保外骨骼成为用户真正的“力量伙伴”。
在实践中绽放光芒
经过三千多次试验的反复打磨,这套智能系统终于淬火成钢。它如同一位精通人体运动语言的“读心者”,能精准捕捉行走、奔跑、上下楼梯等六类动作的细微变化,以97.28%的识别准确率跻身国际先进行列,成功破解了“千人千面”的适配魔咒。
如今,这套系统已在国内两个消防站开展应用。“就像多了一个默契的战友。”一位消防员这样描述他的新搭档。无论是扛着沉重水枪冲刺,还是在复杂环境中攀爬,外骨骼都能恰到好处地提供助力,让消防员在高强度救援中保持了更持久的战斗力。当科技的力量转化为生命的守护,航天创新便成为了最美注解。
“航天人的浪漫,是把‘不可能’变成‘答案’。”朱晓荣有感而发,“这份国际荣誉不仅是对技术的肯定,更是对航天人‘系统工程+质量创新’这一方法论的价值印证。”未来,航天外骨骼有望在医疗康复、工业搬运等领域开花结果,航天人也将在这一融合尖端科技的领域,不断镌刻着属于自己的创新印记。
(李心韵 范思源)