继登山外骨骼机器人之后，我国首款便携式潜水辅助外骨骼机器人系统亮相。它由北京大学先进制造与机器人学院教授王启宁课题组研发，有望延长水下作业时间等。

“人类在水下运动时需要克服阻力，能量消耗远高于陆地，这限制了潜水员的续航能力和作业范围。”王启宁说，近年来，新兴的下肢外骨骼技术已在陆地行走、跑步等场景中展现出巨大潜力，课题组希望将该技术应用于水下环境，以提升人类的潜水效率。

便携式潜水辅助外骨骼机器人系统

课题组克服了不少困难：相比于陆地，水下运动的生物力学研究很少，其动作特征也与陆地存在根本差异，这为外骨骼的辅助原理与力矩曲线设计带来挑战；水下环境对外骨骼的防水、配重平衡、穿戴牢固性及控制有效性提出了更高要求。

科研人员逐一攻关，研制了一款双侧绳驱动膝关节水下外骨骼，能利用大小腿处的惯性传感器实时估计运动相位，基于力测量的迭代位置控制策略则可精准施加力矩。这款外骨骼采用绳驱动结构，使33%以上的重量集中于潜水员背部，通过浮力背心有效补偿，避免水下失衡。腿部执行端的连续体结构能适应膝关节瞬心的变化并传递助力。他们还研发出一款动态腰带，解决了水下大腿绑带容易下滑的问题，增强了穿戴稳定性。

实验测试中，6名经验丰富的潜水员分别在无外骨骼和穿戴外骨骼且有助力的两种条件下完成100米水下游动。结果显示，与无外骨骼潜水相比，潜水员的净空气成本降低了22.7%，部分肌群峰值激活水平显著降低。

“这表明潜水员空气消耗降低，适应并利用了外骨骼辅助。而外骨骼在一定程度上干预、矫正了人体游动动作。”王启宁说，该系统有望延长水下作业时间、减轻潜水员疲劳，应用于辅助潜水训练等场景。