集成化智能柔性外骨骼作战系统关键技术
下肢外骨骼机器人系统设计与试验分析
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动规律,研究基于人机交互作用原理的力随动控制算法,进行外骨骼机器人样机开发与性能验证,并对其 运动特性和助力性能进行评估.
1柔性外骨骼系统的硬件设计
1.1外骨骼系统结构设计 本文设计的外骨骼系统，由柔性驱动关节、柔性支撑杆和柔性支架构成，柔性外骨骼虚拟样机、实物及
中图分类号:TP2；TH13
文献标志码:A
文章编号：1007-855X(2021)03 -0071 -10
Design and Experimental Analysis of Lower Limb Exoskeleton Robot System
ZHANG Fujie1, LI Zijian1, ZHAO Jianghai2, CHEN Shuyan2, CHEN Danhui2, YU Zhipeng2
自2004年美国加州伯克利大学研制出了第一款液压驱动外骨骼机器人BLEEX以来⑷，国外学者陆 续研发出多款适用于各领域的外骨骼机器人，如日本筑波大学Yoshiyuki Sankai研究团队研制的HAL外骨 骼机器人⑷，适用于脑卒中、肢体残障认识或老年行动机能衰退的患者的康复训练;以色列ReWalkrobotics 研发的ReWalk下肢外骨骼助力机器人和美国伯克利仿生技术公司研发的eLEGS外骨骼系统，都是采用 电池供电的仿生机械腿,在智能手杖的辅助下，协助下肢瘫痪的病人能够再次站立行走⑷；日本Honda Walking Assist辅助装置和韩国SeoKeehong团队研发的轻便外骨骼机器人Gems,结构部件大都采用轻便 的碳纤维材料，总重量均小于4 kg,在髓关节处安装微型电机提供抬腿助力辅助老年人日常行走，用以提 高老年人步态功能和中风患者复健国；美国哈佛大学设计的柔性外骨骼Soft Exosuit,与传统刚性外骨骼不 同，驱动方式采用了气动肌肉,大量取消了刚性元件,实现运动过程中对人体运动的干涉最小化同；与有动 力源的外骨骼机器人不同，无源被动式外骨骼机器人主要通过机械支架牵引和弹性元件储能，将人体运动 过程中的能量循环利用，从而降低穿戴者自身的能量消耗，如加拿大的Mawashi公司为美国海豹突击队研 制的超轻被动型士兵外骨骼系统UPRIS和俄罗斯驻叙利亚的工兵执行扫雷任务用的K-2单兵外骨骼系 统⑺；国外研发的外骨骼机器人还包括新加坡南洋理工大学的LEE、美国Parker公司的Indego、美国Ekso Bionic公司商业化的Ekso等外骨骼机器人囲.
《兵工学报》多关节外骨骼助力机器人发展现状及关键技术分析_宋遒志
Soft Exosuit、PerseusMEA 系统［14］，新加坡南洋理工 大学 外 骨 骼 （ NTU Exoskeleton） ［15］、勇 士-21［16］ 等。 针对搬运弹药、物资及挂弹等任务的全身外骨骼助 力机器人，最具代表性的是 XOS、BE． 1） HULC 和 MIT 外骨骼
在 2004 年 ～ 2008 年，美国加州大学伯克利分 校研发了三代外骨骼 助 力 机 器 人［17 － 18］，即 第 一 代 BLEEX、第 二 代 ExoHiker 和 Exoclimber、第 三 代 HULC． 随后在 2009 年，HULC 项目被美国洛克希 德·马 丁 公 司 收 购 ，进 行 了 多 次 实 验 和 改 进 。 其 每 条腿有 7 个自由度，髋关节和膝关节的屈曲 / 伸展 由液压驱动。这一系列外骨骼的参数对比如表 1 所示，其中，第 二 代 两 个 型 号 的 参 数 差 别 较 大，这 是 由 于 其 应 用 目 的 、髋 关 节 驱 动 方 式 不 同 造 成 的 ； ExoHiker 的髋关 节 采 用 的 是 气 弹 簧 被 动 助 力，主 要用于 长 距 离 负 重 行 走 任 务； 而 Exoclimber 是 在 ExoHiker 基础上 进 行 了 改 进，增 加 了 髋 关 节 液 压 缸主动助 力，用 于 长 距 离 负 重 上 下 楼 梯，上 下 坡。 HULC 系统［19］自重为 24 kg（ 不含电池） ，最大负重 可以达到 91 kg，搭 载 两 块 总 质 量3. 6 kg的 锂 聚 合 电池（ 后续准备研发燃料电池供电系统，工作时间 增加到 72 h） ，可保证穿戴者以4. 8 km / h的速度持 续行进 2 h． 且在无负载的情况下，冲刺速度则可 达到 16 km / h．
外骨骼机器人发展前景及关键技术
外骨骼机器人发展前景及关键技术外骨骼机器人是一种具有人类运动功能增强和辅助功能的机械设备，它通过结合人体工程学、控制系统和传感技术来提供力量增强、平衡支撑、移动助力等功能。
外骨骼机器人的研发和应用为人们的生活和工作提供了更多可能性，也为医疗、救援、军事和工业领域带来了许多新的机遇。
本文将就外骨骼机器人的发展前景及关键技术进行探讨。
一、外骨骼机器人的发展前景1. 医疗保健领域外骨骼机器人在医疗领域有着巨大的市场需求和应用前景。
随着人口老龄化加速和医疗技术的进步，外骨骼机器人可以用于康复训练、残疾人辅助、手术支持等方面。
它能够帮助行动不便的人们重新获得行动能力，促进康复和生活质量的提升。
外骨骼机器人的运动辅助功能也可以减轻医护人员的工作负担，提高康复治疗效率。
2. 工业生产领域外骨骼机器人在工业领域也有着广阔的应用前景。
它可以帮助工人承担重型和危险的工作任务，提高工作效率，保障工人安全，减少工伤事故的发生。
尤其在装配、搬运、维修和清洁等领域，外骨骼机器人可以发挥巨大作用，大大提高工作效率和质量。
3. 军事和救援领域在军事领域，外骨骼机器人可用于增强士兵的装备和作战能力，提高作战效率和灵活性。
在灾害救援领域，外骨骼机器人可以帮助救援人员进入危险地区执行任务，提高救援效率和安全性。
4. 日常生活领域随着外骨骼机器人技术的不断进步，它还有望在日常生活中发挥更多作用。
可以帮助老年人和残障人士独立完成生活起居、行动，提高生活品质。
外骨骼机器人也有可能用于娱乐、体育等方面，为人们提供更多选择和乐趣。
外骨骼机器人在医疗、工业、军事和日常生活等领域都有着巨大的发展前景。
在未来的发展中，外骨骼机器人的关键技术将成为其发展的核心和基石。
二、外骨骼机器人的关键技术1. 结构设计与材料外骨骼机器人的结构设计和材料选择对其性能和实用性至关重要。
为了实现体积小、重量轻、穿着舒适、耐用性强、价格低廉等特点，需要不断改进和创新结构设计和材料制备技术。
外骨骼机器人工作原理
外骨骼机器人工作原理
外骨骼机器人是一种新型的机器人技术，它是一种能够增强人类肢体能力的机器人。
外骨骼机器人的工作原理是通过机器人的机械结构和电子控制系统来实现的。
外骨骼机器人的机械结构是由多个关节和骨架组成的。
这些关节和骨架可以模拟人类肢体的运动，从而实现机器人的运动。
外骨骼机器人的骨架通常由轻质材料制成，如碳纤维和铝合金等。
这些材料具有高强度和轻量化的特点，可以减轻机器人的重量，提高机器人的灵活性和稳定性。
外骨骼机器人的电子控制系统是由多个传感器和电机组成的。
传感器可以感知机器人周围的环境和人类肢体的运动状态，从而实现机器人的自适应控制。
电机可以控制机器人的关节和骨架运动，从而实现机器人的动作。
外骨骼机器人的工作原理是通过机器人的机械结构和电子控制系统协同工作来实现的。
当人类肢体运动时，机器人的传感器可以感知到人类肢体的运动状态，并将这些信息传输到电子控制系统中。
电子控制系统可以根据这些信息来控制机器人的关节和骨架运动，从而实现机器人的动作。
外骨骼机器人的应用非常广泛，可以用于医疗康复、军事作战、工业生产等领域。
在医疗康复领域，外骨骼机器人可以帮助残疾人恢
复肢体功能，提高生活质量。
在军事作战领域，外骨骼机器人可以增强士兵的战斗力，提高作战效率。
在工业生产领域，外骨骼机器人可以帮助工人完成重复性劳动，提高生产效率。
外骨骼机器人是一种非常有前途的机器人技术，它可以增强人类肢体能力，提高生产效率，改善生活质量。
随着技术的不断发展，外骨骼机器人的应用前景将会越来越广阔。
电气工程在军事领域的发展现状与展望
电气工程在军事领域的发展现状与展望班级：电气1302 院系：电气工程学院摘要：随着人类社会的发展，科学技术得到了前所未有的提高。
人类社会向着多元化、和平化的方向前进，但不可否认的是，战争——人类社会永恒的话题随着科技的发展也出现了不一样的面貌，尤其是电力电子技术技术在军事上的运用，为军事技术的发展提供了新的方向和动力。
可见电气工程在军事上的运用不仅是一个开端，更是军事技术发展的必然趋势。
电气工程与单兵装备众所周知，最早的热兵器可以追溯到我国宋朝的火铳，真正意义上的枪械出现在18世纪中期。
但总的来说，在电气工程技术应用与枪械上之前，枪械的工作原理无外乎是只利用了力学和热学，进行简单的机械运动。
今天，虽然大部分枪械还是以力学和热学为基础进行设计和制造，但电气工程技术的加入给单兵武器的发展提供了新的方向。
如今，单兵武器已进入现代化和集成化的时代。
例如，美国正在努力打造“未来战士”系统，这套系统能将士兵身上的战术装备整合到一起，将探测器采集到的信息传递给枪械，士兵在举枪瞄准时，头盔的屏幕上就会自动标记敌人。
此外这套系统还能将信息远程传输给后方指挥部，使指挥效率大幅提升。
电气工程的运用使得单兵战斗力和生存能力大大提升。
例如，在战场上，武装载具无疑是单兵最致命的弱点，而普通的的反器材武器，例如RPG、反坦克炮、地雷等，要么体积庞大过于笨重，要么精度不高、布设困难，这都需要士兵付出生命的代价。
但是运用了电子技术后，出现了激光制导的武器，例如激光制导的反坦克导弹，其中知名的有俄罗斯AT-4反坦克导弹、美国“陶”式反坦克导弹、法德“米兰”反坦克导弹；以及制导防空导弹，其中就有大名鼎鼎的“毒刺”导弹。
这些精确制导武器的出现，彻底改变了单兵任由宰割的局面，更好的保护了有生力量。
现代社会，犯罪成为危害社会安全的一大因素，如何在不伤害犯罪嫌疑人的情况下制服罪犯成为新的挑战。
电气工程技术提供了新的方法，电击枪是最好的例子。
康复外骨骼机器人的研究现状及发展趋势探讨
康复外骨骼机器人的研究现状及发展趋势探讨作者：刘恒白泽杨陈俊宇李博皓魏俏俏来源：《机电信息》2020年第09期摘要：康复外骨骼机器人是一种可穿戴的、模仿人体生理构造的医疗机械装置，穿戴于患者肢体外侧，辅助患者进行日常活动和康复训练。
近年来，人工智能、传感、生物医学等先进技术不断发展，吸引了国内外各科研院所、机构对康复外骨骼系統进行进一步的研究。
现阐述国内外不同控制方式的外骨骼机器人的研究现状，并对康复外骨骼机器人的发展趋势进行分析和总结。
关键词：康复外骨骼机器人;现状;趋势0 引言“外骨骼”（Exoskeleton）这一名词最早来源于一个生物学概念，指的是昆虫等节肢动物的身体结构。
随着人工智能、传感、生物医学等先进技术的不断发展，外骨骼机器人技术于近20年间取得了空前进步，且广泛应用于医疗、军事、工业等领域。
早期对于外骨骼机器人的研究主要是为了提高士兵的行动和负重能力，而随着医疗需求的不断增长，在全球老龄化趋势加重的背景下，康复外骨骼机器人成为世界各国研究的新方向。
这类装置不仅是中风、脊髓损伤引起的运动障碍康复训练的重要技术手段，还能够帮助卒中患者、脑外伤患者解决行走障碍等问题，因而应用潜力巨大。
目前，康复外骨骼机器人种类繁多，厂家主要有以色列的ReWalk公司、美国的Ekso Bionics公司、日本的Cyberdyne公司、Honda公司和新西兰的Rex公司等。
我国对康复外骨骼下肢助力机器人的研究始于21世纪初，目前正处于起步阶段。
各研究机构在参考借鉴国外先进康复外骨骼助力机器人的基础上，加以自身的创新与研发，已有不少康复外骨骼助力机器人样机问世，也有相当不错的表现。
1 国外研究状况日本筑波大学Cybernics研究中心于1995年研制的原型机HAL（Hybrid Assistive Limb）是一款较早的外骨骼动力服。
该外骨骼机器人的设计初衷是帮助年迈者和残疾人进行康复运动[1]。
该康复外骨骼机器人本质上是一种可穿戴式行走用机器人，当使用者试图行走时，大脑会通过神经向肌肉发送电生理信号，HAL通过传感器可以在人体的皮肤表面捕捉到这种电信号，并激活伺服系统，驱动电动马达迅速动作。
外骨骼与机器人的结合技术
外骨骼与机器人的结合技术随着科技的进步，外骨骼和机器人技术也得到了飞速的发展。
以往，外骨骼的应用范围很小，主要用于军事、医疗等特定领域。
而如今，在工业、建筑、运输、教育等各个领域中，都能看到外骨骼和机器人的身影。
外骨骼与机器人的结合技术是一种新兴的技术，其意义非常重大。
首先，外骨骼可以帮助人类完成长时间、繁重、危险的工作，提高工作效率。
其次，外骨骼还可以在医疗方面发挥巨大的作用，帮助瘫痪、残疾等人士恢复行动能力。
此外，在军事方面，外骨骼和机器人可以减轻士兵的负担，增强作战能力。
总之，外骨骼和机器人的结合技术可以为人类带来巨大的福利和帮助。
在外骨骼和机器人的结合技术中，最重要的是机械设计。
目前，外骨骼主要分为传统机械式外骨骼和智能化外骨骼。
传统的机械式外骨骼主要由几个机械部件组装而成，可以通过电机或气压等力量帮助人们完成一些重活儿。
而智能化外骨骼则更为先进，其内部配有大量的传感器、计算机、电机、液压等硬件，能够通过计算机视觉和深度学习实现人机交互和智能化控制。
在生产、医疗、军事等重要领域中，智能化外骨骼已经得到了广泛的应用。
除了机械设计之外，外骨骼和机器人的结合还涉及多个领域的技术，包括运动学、生物机电一体化、力感知技术、大数据等。
这些技术的融合，可以让外骨骼和机器人更加智能、灵活、适应性强，能够实现更多复杂的工作任务。
例如，在工业生产中，智能化外骨骼可以通过生物机电一体化技术与基于大数据分析的工艺优化系统结合，实现高效生产。
在医疗方面，运动学技术可以帮助患者恢复行动能力，将传统的物理治疗效果提高数倍以上。
当然，外骨骼和机器人的结合技术存在一些挑战和难点。
目前，该技术的成本还很高，同时其应用领域也相对较为狭窄，只集中在一些特定的领域。
另外，在实现更高效、更精确控制时，对于外骨骼和机器人的能源密度、控制算法、机械设计等方面也有较高的要求。
这就需要技术的不断创新和深入发展。
总之，外骨骼与机器人的结合技术是一项重要的技术创新，其应用前景广阔。
外骨骼机器人的设计与控制
外骨骼机器人的设计与控制一、引言近年来，随着科技的不断发展，外骨骼机器人作为一种前沿的机器人技术，引起了人们的广泛关注。
外骨骼机器人，是一种可以模拟人体肢体结构，通过机械装置的协助，增强人的运动功能及承重能力的机器人。
外骨骼机器人在军事、医学及民用方面等多个领域具有广泛的应用前景。
二、外骨骼机器人的设计（一）外骨骼结构设计外骨骼结构设计是外骨骼机器人设计的重要环节，主要包括外骨骼机器人的结构设计及材料选择。
外骨骼机器人必须具备高强度、轻量化、耐磨损等特性，设计者需要根据应用场景的不同，选择合适的材料和结构形式。
目前，常见的外骨骼结构设计有骨骼结构、气压驱动结构、电动驱动结构等多种形式。
（二）动力设计外骨骼机器人需要强大的动力支持，才能满足复杂的动力需求。
外骨骼机器人的动力支持可以采用电动助力、气动助力、液压助力等多种方式，设计者需要根据应用场景的需求，选用合适的动力系统。
（三）传感器及控制系统设计外骨骼机器人需要高效的传感器及控制系统来实现机器人的控制及运动。
传感器主要用于感知机器人的环境信息，包括机器人的姿态、位置、力等信息。
控制系统主要用于实现机器人的控制，包括关闭/开启外骨骼机器人、稳态控制、动态控制等功能。
三、外骨骼机器人的控制外骨骼机器人的控制是外骨骼机器人设计的重要环节，控制策略是实现外骨骼机器人稳定控制的核心。
外骨骼机器人的控制可以采用PID控制、LQR控制、模糊控制等多种方式，下面将以LQR控制为例进行介绍。
（一）LQR控制LQR控制（线性二次调节控制）是一种优化控制方法，主要用于线性动态系统的控制。
LQR控制依据系统动态特性，设计优化控制器进行系统稳态控制。
LQR控制具有设计简单，控制精度高等优点，近年来在外骨骼控制领域得到了广泛的应用。
（二）LQR控制在外骨骼机器人中的应用外骨骼机器人的控制主要包括稳态控制与动态控制。
稳态控制指的是机器人在不进行运动时的稳定性控制；动态控制指的是机器人运动时的力矩控制。
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集成化智能柔性外骨骼作战系统关键技术周加永，王晶，孟小净，莫新民，张昂，李睿远(西北机电工程研究所，陕西咸阳 712099)摘要：柔性外骨骼机器人与传统增力型外骨骼机器人相比，具有高度集成化、智能化、柔顺性和安全性，因而成为外骨骼机器人研究方面的热点。
对目前柔性外骨骼的研制进展进行了分析，重点分析了负重智能分布技术、减轻和预防士兵损伤的技能增强技术、功能性纺织技术等关键技术，并对其未来的应用前景进行了展望。
关键词：集成化；智能化；柔性外骨骼；关键技术随着现代化战争手段的发展，武器装备不断改善，士兵背部负重量呈越来越重的趋势，直接影响了士兵的健康和战斗力。
针对未来信息化战场需求，为了减轻负重对士兵的损伤，提高士兵的全景态势感知，复杂环境通信、高负荷机动，生存防护、持久作战等综合作战能力。
需要研制一种以柔性外骨骼为支撑，质量轻、柔韧性好的集成化智能柔性外骨骼作战系统。
柔性外骨骼作为一种新型的高科技产物充分吸收了各领域的先进技术，让士兵与外骨骼的交互体如同穿衣服(甚至如同肌肉、皮肤)一样自然自如，提高士兵的机动性，在一定程度上缓解士兵的运动疲劳。
集成化智能柔性外骨骼作战系统将智能隐形战衣、融入式战场感知系统形成新一代单兵综合作战系统，即人形机甲一体化综合防护系统。
形成人机一体、具备快速机动能力，高效防护的“铁甲战士”，使士兵有效融入陆军一体化联合作战体系。
1 国内外研究现状随着士兵的生存力日益被重视，发展具有多种功能的可穿戴作战系统已成为士兵装备技术领域的新热点。
集成化智能柔性外骨骼作战系统是一种质量轻、柔韧性好的可穿戴式作战系统，能自动变硬或松弛以避免士兵受伤，同时可增强肌肉机能以减小负重在士兵身体上的作用力，降低长时间负重、在崎岖地形行军士兵的疲劳损耗。
1.1 国外研究状况以军事应用为背景，美国最先进行了集成化智能柔性外骨骼作战系统的研制。
2011年9月，美国国防高级研究计划局启动了“勇士织衣”集成化智能柔性外骨骼作战系统探索性研究项目，如图1，图2所示。
该可穿戴式作战系统要求功率小于100 W，质量不到9 kg，电池重约4.5 kg，在一次充电后可持续工作24 h，士兵背负45 kg重物、以1.25 m/s速度在平地行走时，可以减少25%代谢消耗。
美军已在阿伯丁试验场对“勇士织衣”样服进行了两轮测试评估，测试中身穿“勇士织衣”作战服的士兵背负27.7 kg重物仍能正常行走，如图3所示[1]。
图1 “勇士织衣”作战系统概念图图2 “勇士织衣”作战系统哈佛大学怀斯生物工程研究所正在研制的柔性外骨骼—Soft Exosuit，如图4所示，已经集成到“勇士织衣”项目中，已解决了首轮评估中发现的舒适度和适配性等问题，系统功能变得更强大，并开展野外测试，效果良好。
美国斯坦福国际研究所的一个团队正致力于研究—款能够学习穿戴者动作的柔软型机械外骨骼Super flex，如图5所示，它可以通过运动传感器等仪器学习穿戴者的动作，同时它能给予穿戴者支撑身体躯干和四肢的力量。
Super flex外骨骼质量约为3.63 kg，电池质量为1.36 kg，在负重或辅助老年人行走时，这种柔性外骨骼还可向用户的腿部、手臂或躯干提供一定的支承力[2]。
图3 “勇士织衣”作战服负重实验图4 Soft Exosuit美军正在计划将加拿大仿生电力的Power Walk (见图6)行动动能蓄电装置，投入到实际测试使用中。
该装置就像外骨骼一样能够覆盖膝盖及腿部肌肉，并且能将人体行走时的动能，转化为电能从而为电子设备供电，且还能减缓行动时产生的疲劳感。
该装置最高能够输出10～12 W的电力，以5 km/h的速度行走1 h，能够产生并存储足够4部智能手机使用的电力。
除了军用以外，加拿大仿生电力还希望能将Power Walk推广向其他专业领域和消费市场[3]。
2015年澳大利亚国防部正在投资研制一种新型被动式可穿戴柔性外骨骼OX，如图7所示，它能将士兵负重的2/3直接转移至地面。
该被动式可穿戴柔性外骨骼，质量不到3 kg，配有两条简易鲍登线，结构简单，无需重型电池，成本低，易于与穿戴者和装备集成，且不用时可以拆除并装入背包[4]。
图5 Super flex图6 Power Walk图7 OX此外，国外已经研制出了能为人体局部助力，减轻损伤具有柔性外骨骼的功能性的服装。
由日本广岛大学、北海道大学、Smart Support Technologies 公司和乔治亚理工学院联合开发的SEnS感知运动增强服(见图8)，只要穿上它，干活时你就可以更加省力，而且根本不用电源。
科学家们通过计算机计算人体的活动，得出其感知运动的最大值，然后用柔性织物制成了 SEnS[5]。
德国的Fraunhofer Institute设计研究院开展了一个名为“Care Jack”的研究计划，他们正在研究一种Care Jack智能背心(见图9)，希望能为医护人员提供身体上的支撑。
这件智能背心内置的充电装置能够在用户活动的时候积蓄电能，然后在用户负重的时候释放能量，为用户提供支承力。
用户也可以自己调节能量释放的时间和程度[6]。
图8 SEnS感知运动增强服图9 Care Jack智能背心1.2 国内研究现状我国在穿戴式外骨骼研制方面起步较晚，与美国存在巨大的差距，2000年以前几乎是空白，只有少数院校进行过理论研究。
2004年美国对BLEEX外骨骼系统进行公开报道后，国内一些院校和科研院所才开始从事类似项目的研制。
2006年海军航空工程大学研制出第一款单兵负荷外骨骼系统，随后各单位陆续研制出各自的外骨骼样机。
目前国内的研究方向分两个，一是以军事应用为背景，二是以医疗康复为背景。
其中，兵器工业202所、兵器装备208所、航天科工206所、总后军需装备研究所、北京理工大学、海军航空工程大学、哈尔滨工业大学、北京中航双兴科技有限公司等单位以军事应用为背景进行研究；电子科技大学、华东理工大学、北京航空航天大学、中科院深圳先进技术研究院、中科院合肥物质科学研究院等单位以医疗康复为背景进行研究。
上述单位所研制的外骨骼都属于作战型或作业型刚性外骨骼，没有研制出柔性外骨骼样机，一些单位只进行了相关理论研究工作。
2 系统组成柔性外骨骼作为集成化智能柔性外骨骼作战系统的主要支撑体，在提高士兵作战效能和保障士兵健康安全方面发挥着巨大的作用。
集成化智能柔性外骨骼作战系统的设计思路更像为人体设计衣服，无论感知还是执行机构都充分考虑与人体的柔性结合，通过感知生理信号预判人体动作，如肌电信号、脑电信号、心率、血压、血氧等。
与刚性外骨骼采用大量刚性材料不同，集成化智能柔性外骨骼作战系统更强调“布料”适应人的行动而不是去限制，因此，这种“衣服”的超凡能力与柔性“布料”息息相关。
综合国内外研究和探索的情况，集成化智能柔性外骨骼作战系统组成应包括以下5个方面：1) 柔性外骨骼支架系统：人机穿戴紧密贴合性与舒适性的承载机构是集成化智能柔性外骨骼作战系统的基础，柔性支架系统可使力均匀分布在腿上；采用刚度可变的轻型电控弹簧，能够存储能量，并限制运动范围，避免损伤或疲劳。
2) 柔性驱动系统：柔性驱动系统是微型电机、特殊功能性结构件以及一系列弯曲时会变短的细绳组成，通过微型电机的驱动实现细绳的伸长与缩短，为穿戴者助力，这些缆线是柔性的，能够随穿戴者弯曲，不会妨碍穿戴者的动作范围。
3) 柔性控制系统：柔性控制系统的电薄片控制器不仅使用了弹性材料，还使用4D材料，能够在关闭时改变力学性能，质量仅几克，能在低电流下应用高电压时从柔性材料转变为硬质材料。
4) 人体运动感知系统：运动传感器、加速计和陀螺仪可读取穿戴者腿部的速度和角度，并据此实时调整，传感器可预知穿戴者的运动，能在精确的时间内根据需求启动外骨骼；智能高效的传感网络可有效感知、判别人体肢体的运动及趋势，亦可用于评测人体骨骼肌肉疲劳度。
5) 功能性纺织服：功能性纺织服结合其他先进技术要具备防弹性能强，柔韧性和灵活性好，质量轻，舒适耐用等特点，并且还能与现有士兵作战服和装备兼容。
3 关键技术集成化智能柔性外骨骼作战系统的使用，未来士兵将具备网络化作战能力、持久的耐力与超强机动能力，彻底改变步兵传统单打独斗的作战模式，成为真正的“超人”。
集成化智能柔性外骨骼作战系统是一种全新的可穿戴式作战系统，具有独特的技术性能特点，其核心关键技术包括以下3个方面：1) 负重智能分布技术；2) 减轻和预防士兵损伤的机能增强技术；3) 功能性纺织技术。
3.1 负重智能分布技术集成化智能柔性外骨骼作战系统设计目的不是让穿戴者举起大型物品，而是让集成化智能柔性外骨骼作战系统与人体肌肉相互配合，在士兵负重行军时，使负重智能分布于士兵全身，减小负重对士兵的作用力，以减少人体损伤，提高人体耐力。
具体研究内容主要包括以下4个方面：1) 人机柔性结合技术集成化智能柔性外骨骼作战系统的设计更像是为人体设计衣服，无论感知还是执行机构都充分考虑与人体的柔性结合。
集成化智能柔性外骨骼作战系统内的柔性外骨骼装置被安装到网状织物带上，它是人机交互的机械界面，支撑人体下肢的有效载荷以及自身的重量。
在保证使用者舒适性的前提下，提供有效助力，因此要求确保人机之间的干涉尽可能小。
这一目标的实现，首先根据传感器实时采集到的数据，按照一定的算法快速生成目标步态的参考命令；其次是关节控制层接收到命令后，要能够迅速准确地触发驱动器动作，使各关节协调运动，这样，外骨骼才能准确及时产生接近人体自然步态的动作，从而达到降低行走干涉的目的，并为人体关节提供额外动力。
柔性外骨骼的电池和电机被安装在穿戴者的腰部，以避免任何刚性零件影响人体关节的活动。
柔性外骨骼的穿戴者不必对输出力度进行手工调节或者去适应柔性外骨骼启动后的固定行走速度，是提高穿戴者的活动能力，而不是让穿戴者去适应柔性外骨骼。
2) 人体不同部位疲劳极限负重分析根据当前竞技体育运动的数据，对人体疲劳和极限负重进行分析。
通过统计分析，计算数据分布，对平均体能和极限体能提出较为合理的估计值数据。
3) 负重向人体不同部位传递的方式和方法根据当前体育、登山、户外等领域对人体运动特点和负重活动的研究成果，结合具体实验数据，分析人体负重的体积、重心，探索通过集成化智能柔性外骨骼作战系统减轻人体受力、降低体能消耗的方法。
4) 人体运动感知与控制技术为了实现柔性外骨骼系统的感知系统，根据柔性外骨骼系统的结构及不同状态下的助力效果选用肌肉压力传感器或力传感器、位置传感器、温度传感器以及其他用于人体运动意图感受的传感器等，再对传感器反应速度、精度、稳定性和量程范围等进行界定，确定传感器的具体型号和类型，达到人机高度亲和的目的，以实现外骨骼自适应随动控制的需求。