45、工业外骨骼助力系统的数字孪生技术应用与合成数据生成

工业外骨骼助力系统的数字孪生技术应用与合成数据生成

工业外骨骼的现状与需求

在当今工业领域，自动化和机械化等先进技术的发展，不仅影响了工作场所的重新设计，也推动了诸如人机协作系统、外骨骼和增强现实系统等新系统在工业中的应用。随着人口结构的变化，雇主需要提供更多技术辅助系统，以减轻员工的肌肉骨骼负担，保障他们能够拥有更长久、健康和安全的工作生活。

据统计，超过三分之一的人在工作日会搬运重物，43%的人每天处于疲劳、疲惫或痛苦的姿势下工作。这使得员工身体负担过重，面临患上肌肉骨骼疾病（MSD）的风险。有研究表明，MSD导致的工作日损失造成了高达216亿欧元的生产总值损失。不过，外骨骼行业前景广阔，预计到2025年，全球外骨骼市场规模将达到56亿美元，其中工作辅助设备的增长尤为显著。

上半身外骨骼在处理特定工作任务（如搬运重物和高空作业）方面具有重要作用。它是一种可穿戴的机械装置，能够增强、辅助、稳定或增加人体的运动能力，旨在减轻员工的负担，而无需对工作流程进行大规模干预。然而，目前市场上的外骨骼存在诸多问题，如无法根据可变参数和特定边界条件进行制造，用户难以找到满足其个性化需求的产品，可能存在运动受限、运动结构与运动模式不匹配或界面不舒适等问题。此外，外骨骼系统的关节复制技术复杂，如何验证和优化外骨骼在运动和负载方面的性能，以适应不同用户的需求，是当前面临的挑战。

数字孪生的生物力学需求评估

为了创建数字孪生，详细评估工作场所和工作环境，并选择合适的生物力学参数进行改进至关重要。
- 工作流程和特定环境分析 ：在汽车、航空、物流和零售等行业，常见的人类活动包括搬运负载、在头部高度或以上执行任务