可穿戴智能設(shè)備是指利用穿戴式技術(shù)對救援人員的日常穿戴用品進行智能化設(shè)計，從而開發(fā)出的可以穿戴的設(shè)備的總稱。隨著時代發(fā)展，可穿戴智能設(shè)備也將在消防和地震等救援工作中得到廣泛的應(yīng)用。目前用于救援的智能可穿戴裝備分為助力外骨骼和小型智能可穿戴裝備等。

(1) 助力外骨骼

在消防、地震等救援過程中，助力外骨骼是重要的智能可穿戴裝備。其可以為人類的行走提供動力，增強肌體的行走能力和速度，緩解高負(fù)荷和長時間行走下的疲勞感，擴大人類的運動范圍。通過穿戴外骨骼，可將工具、通信系統(tǒng)和護具等集于一身，攜帶更多的裝備，提高工作效率。

在國外，韓國 DSME 公司研制了一款可應(yīng)用于救援的下肢助力外骨骼“DSME wearable robot”，如圖 47 所示，用來幫助工人完成重體力工作。該下肢外骨骼在驅(qū)動方式上分別采用了液壓驅(qū)動和電動機驅(qū)動兩種方式，質(zhì)量分別為 41 kg 和 28 kg，有效負(fù)重均為 30 kg。另外，其單獨設(shè)計有上肢的吊裝設(shè)備，可以幫助穿戴者輕松抬起重物。

美國加州伯克利分校研制了一款既可用于軍事作戰(zhàn)，又可用于災(zāi)難救援的下肢助力外骨骼“BLEEX”，如圖 48 所示。該外骨骼采用液壓驅(qū)動，自身質(zhì)量為50 kg，還可額外承受 34 kg 的負(fù)載，同時穿戴者僅感受到 2 kg 的負(fù)重，可用于災(zāi)難現(xiàn)場輔助救援人員搬運物資、清理廢墟等。

日本 ISHIDA 等研制了一種大力士外套，可在救援現(xiàn)場完成 40 kg 的搬運活動。

此外，美國 JACOBSEN 等對救援用助力外骨骼機器人進行了研究。

我國對助力外骨骼也進行了大量研究。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)研發(fā)了一款地震救援外骨骼，如圖 49a 所示。該外骨骼機器人的自身質(zhì)量為 40 kg，最大負(fù)載為 50 kg，最大行進速度為 5 km/h?？梢酝瓿砂ǘ紫抡酒鹪趦?nèi)的多種動作，能夠在地震后的廢墟環(huán)境下實現(xiàn)相對靈活的運動。

同時研究人員在機器人髖關(guān)節(jié)處的自由度上進行了擬人化的設(shè)計，使其可以與不同穿戴者的髖關(guān)節(jié)完美貼合，提高穿戴者的舒適性。

海軍航空工程學(xué)院研制了一款可用于災(zāi)難救援的助力外骨骼“NAEIES”，如圖 49b 所示。該外骨骼服采用電動機驅(qū)動，髖關(guān)節(jié)具有伸展/彎曲和外展/內(nèi)收兩個自由度，可在 15 kg 的負(fù)載下行進2 h。

此外，電子科技大學(xué)(圖 49c)、華東理工大學(xué)(圖 49d)[98]也對用于救援的下肢助力外骨骼進行了研究，所設(shè)計的外骨骼機器人具有較好的負(fù)重能力。

從上述對救援助力外骨骼的研究現(xiàn)狀中可看出，多數(shù)助力外骨骼可承受較重負(fù)載，能夠初步在救援現(xiàn)場開展輔助救援工作。但該類助力外骨骼還存在以下問題：

① 攜帶的能源有限，無法長時間連續(xù)工作；

② 救援人員穿戴外骨骼后在崎嶇的未知環(huán)境下的運動速度、運動穩(wěn)定性等性能都有待于進一步提高；

③ 外骨骼與人體的相容性較差，人體穿戴的舒適性和運動的跟隨性有待于提高。

這都使得助力外骨骼機器人尚未在災(zāi)害現(xiàn)場得到應(yīng)用。

(2) 小型智能可穿戴裝備

小型智能可穿戴裝備主要用于地震、火災(zāi)等災(zāi)難現(xiàn)場中救援人員的個人防護及信息傳輸?shù)?。如在火?zāi)事故現(xiàn)場的消防官兵可佩戴智能眼鏡和智能頭盔等設(shè)備進入災(zāi)害現(xiàn)場，同時利用智能設(shè)備，指揮員和戰(zhàn)斗員眼前可顯示空氣呼吸器中的氣體剩余量、火場地圖、火場內(nèi)部溫度、火場內(nèi)部消防員相對位置及滅火救援預(yù)案等信息。

此外還可將消防員自身背后的視頻圖像投射顯示在其本人顯示屏上，起到預(yù)防意外事故發(fā)生的作用。

目前國內(nèi)外眾多專家學(xué)者對救援用智能頭盔進行了研究。

例如，法國研發(fā)了一種智能頭盔，其質(zhì)量為 950 g，內(nèi)置通信裝置，可實現(xiàn)消防官兵間的無干擾通話。

我國對智能防護裝備的研究較少，多數(shù)生產(chǎn)商對救援用頭盔的研發(fā)仍停留在物理保護層面。

孫弋等將通信系統(tǒng)加入頭盔的設(shè)計中，研發(fā)了一種新型的消防通信頭盔。該頭盔由語音轉(zhuǎn)換接收器、分離式話筒和擴音器三部分組成，可實現(xiàn) PTT(按鍵通話)和 VOX(聲音驅(qū)動通話)兩種功能，消防人員可根據(jù)實際情況采取不同的方式進行實時通信。

目前，小型智能可穿戴裝備在醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用較多，技術(shù)也相對成熟，但在救援領(lǐng)域應(yīng)用較少。由于救援現(xiàn)場屬于極端環(huán)境，如何將智能可穿戴技術(shù)應(yīng)用于救援領(lǐng)域，適應(yīng)救援人員的需求，是亟待解決的問題。