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“钢铁侠”时代即将来临!

帮助搬运重物、重型工具;

辅助截瘫患者站起来;

在恶劣环境下帮助抢险救援……

外骨骼机器人的出现,宣示着钢铁侠时代即将来临!

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什么是外骨骼机器人?

外骨骼原指为生物提供保护和支持的坚硬外部结构,比如蟑螂、甲虫等硬壳昆虫或虾、蟹之类的甲壳类动物。

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人类、鸟类等具有皮毛的动物则都属于内骨骼结构。而在外骨骼基础上加上机器人的概念则意味着,它可自主移动。

外骨骼机器人技术是融合传感、控制、信息、融合、移动计算,为作为操作者的人提供一种可穿戴的机械机构的综合技术。与服务机器人不同的是,外骨骼机器人需要与人体接触,通过传感器收集人体意图,进行机械反馈。

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作为机器人领域的一个分支,外骨骼机器人的研究从1960年开始从未间断,而这项技术不仅可使人类拥有大力水手、钢铁侠般的超能力,更是帮助残疾甚至瘫痪人士重新站立行走。如果说2018年机器人市场的规模将达1031亿美元之高,那么外骨骼机器人则是定这千亿市场不得不提的一个领域。

目前在外骨骼机器人市场上,主要分为两大类:增强型外骨骼机器人和康复型外骨骼机器人:

增强型外骨骼机器人公司

增强型外骨骼机器人公司主要分布在美国和日本。日本Tmsuk公司成立于2000年,最著名的是04年推出的被称为“超级救援机器人”的T52Enryu液压驱动机器人。这款机器人重达5吨,身高达3米,在长冈技术科学大学的测试中,T52Enryu举起了一辆汽车。这款机器人位于环太平洋地震带上,对于地震频发的日本来说,在救援和现场清理有很大帮助。

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在外骨骼机器人大推力的竞赛上,美国老牌工业企业Sarcos Robotic动作更加频繁,这家公司在2002年开始转战路线,开发商业机器人,并相继推出了Guardian XOS系列,S系列等多款外骨骼产品,涉足军工、航空、航海以及安全等多个领域。Sarcos的外骨骼机器人主要具备三大特点:通过操作者的反应和直觉来控制机器人、利用传感反馈使操作者可看见、听见或感觉到机器人的感官、随身携带电源可支持数小时紧急自主操作。

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军用外骨骼机器人HULC

世界上最大的国防承包商Lockheed Martin与Berkeley Bionics合作并研发出军用外骨骼机器人HULC。这一设备的体积并不大,可轻松放入拉杆箱中,而穿戴起来也十分方面,只需将脚踩在托盘上,固定好大腿、腰部和肩部的系带,HULC就可通过传感器获得行动者的意图,并驱动液压组建做出相应动作,保证设备的动作与穿戴者一致。

国际三大主流康复型企业

目前市场上做康复型外骨骼机器人的公司较多,在这些机器人中由以下肢辅助机器人为主,主要面向瘫痪、中风、衰老所导致的行动不便。

以色列的Rewalk、日本的Cyberdyne、以及美国的Ekso ,已经成为这一领域的三大主流公司。以色列的Rewalk成立于2001年,现已推出两款外骨骼机器人产品Rewalk -Personal和Rewalk Rehabilitiation。前者适合在家庭、工作等社交环境使用,后者则主要针对临床修复,为患者提供物理治疗方式。

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创始人山海嘉之与外骨骼机器人HAL

HAL重达23公斤,由充电电池驱动,续航时间接近2小时40分钟,它可以通过运动神经元获取大脑的神经信号,它最神奇之处在于可探测到皮肤表面非常微弱的信号,之后通过动力装置控制肌肉和骨骼的移动。在HAL的帮助下佩戴者不仅可以进行正常的日常生活,还可以完成站立、步行、攀爬、抓握、举重物等高难度动作。

20世纪末UC Berkeley也开始了外骨骼机器人的研究,并研发出可通过控制杆进行操作的电力增力型外骨骼机械手。2005年作为UC Berkeley机器人和人体工程学实验室的研究分支的Berkeley Bionics成立了,2009年与Lockheed Martin共同利用HULC技术开发出智能仿生外骨骼“eLEGS”,帮助残障人士回复站立和走路功能。

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Ekso公司的康复型外骨骼机器人Ekso GT

两年后,该公司更名为Ekso Bionics,也就是康复型外骨骼机器人三大主流公司之一。在公司更名的同时,其产品eLEGS也更名为Ekso GT,2016年这一产品获得了FDA的认证,成为首个获得FDA许可的用于中风及偏瘫患者的外骨骼设备。这一产品的手机高达10万美元,如此高昂的价格也自有道理,它包含FirstStep(康复治疗师辅助进行)、ActiveStep(用户自主控制模式) 和ProStep(自动感应用户身体动作触发每一步)三种行走模式,目前在全球179多个康复中心使用。去年该公司还推出了Smart Assist 和 Ekso Pulse 两款辅助软件,前者可为医生和理疗师提供最新的治疗方案,Ekso后者则可在线衡量病人康复进展情况。

无论是增强型还是康复型外骨骼机器人,都将是实实在在解决人类生活中的问题,市场的存在就决定了外骨骼机器人技术存在的必要。




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