可穿戴外骨骼系统实现上肢动作高精度采集与遥操作

近日，一项由相关研究团队开展的工作提出了一套名为NuExo的可穿戴外骨骼系统，旨在解决当前动作捕捉与机器人遥操作领域在精度、舒适性、数据多样性和便携性之间难以兼顾的问题。该系统面向仿人机器人的数据采集与技能学习需求，为户外场景下的长期使用提供了新的硬件方案。

人体肩关节在实际运动中，其旋转中心并非固定不变，而是随着手臂摆动发生位移。传统外骨骼若未考虑这一特性，容易导致穿戴不适或动作受限。研究团队设计了一种创新肩部机构，通过连杆与同步带传动结构，用一个电机实现了以往需要额外补偿机构才能完成的肩锁关节动态跟踪，在减轻整体重量的同时覆盖了人体上肢的全部自然活动范围——肩关节前屈可达180°，外展达150°，水平伸展达135°。整套外骨骼总重5.2公斤，采用背包式设计，可在日常户外场景中穿戴使用。

在数据采集精度方面，研究团队将NuExo与商用惯性动作捕捉系统进行了对比实验。结果表明，在经历10分钟高强度运动（如跑、跳）后，惯性系统的静态角度误差可达0.41弧度，而NuExo的误差始终保持在0.14弧度以下，体现出更好的长期稳定性。这一优势源于外骨骼直接通过机械编码器测量关节角度，避免了惯性传感器因绑带滑动产生的累积误差。

在遥操作验证中，未经专门训练的操作者即可使用NuExo控制不同型号的仿人机器人完成精细操作任务，如使用电动螺丝刀拧紧直径仅2.5毫米的螺丝，或将物体抛入1.2米外的目标区域。系统还集成了六维力传感器、第一人称视角相机和增强现实显示模块，可同步采集关节角度、力交互和视觉信息，为机器人技能学习提供多模态数据支持。该工作为户外移动场景下的仿人机器人数据采集与遥操作提供了一种兼具精度与便捷性的技术路径。

参考文献：Zhong, R., Cheng, C., Xu, J., Wei, Y., Guo, C., Zhang, D., Dai, W., & Lu, H. (2026). NuExo: A wearable exoskeleton covering all upper limb ROM for outdoor data collection and teleoperation of humanoid robots.IEEE/ASME Transactions on Mechatronics.

IMHB05TG-2是一款惯师自研的，人形机器人半身动捕遥操系统。它融合了IMU传感器、位姿传感器和数据手套，实时捕捉人体双臂和手部动作。搭配公司自研机器人仿生控制算法，让您的机器人执行更准确，动作更拟人。支持人形单臂、双臂、灵巧手、夹爪等多种机器人形态。

手套自由度 12

数据延迟 ≤10ms

数据频率 100Hz

传输距离 8m

位置精度 3mm

续航时间 ≥4h

角度精度 2°