负重百斤却身轻如燕的“钢铁侠”正从漫威电影中走到现实街头。近日一名身穿“战甲”的饿了么骑士,背扛3层高、100斤重的外卖如同背笔记电脑,可以轻轻松松上下楼梯。
而让外卖骑士拥有“超能力”的是下肢外骨骼机器人、外骨骼几乎可以将整个外部的重量传导到地面。
肌肉辅助技术外骨骼 – MATE
MATE是一种轻便的被动便携式上肢外骨骼,非侵入性矫形技术方面领先企业?SSUR(冰岛)及意大利专门研究可穿戴技术的 BioRoboticsInsTItute 下属的分立公司 IUVO 联合研发。MATE利用与肩关节平行的机械轴,完全复制操作员肩部的动态运动,从而为操作员提供有效的姿势支撑和始终如一的移动协助,减轻其在重复作业时的负担。
可穿戴理念
MATE包括三个主要部件:外表接触面,机械肩链和力矩发生器盒子。MATE外表接触面的所有部件都可与使用者身体接触。机械肩链能准确地复制肩部的运动轨迹,没有阻力和错位,帮助使用者自由移动。力矩发生器通过储存和转化潜在的机械力来创建可变的辅助力(7个等级)。在手动和重复性的工作中,MATE将工人的手臂承受的大部分力转移到骨盆,减轻了工人的疲劳。
典型的场景就是物流搬运、汽车厂整装。有数据显示,每年双11等大促期间,一名仓储工人一天需要弯腰 3000 次,普遍员工在工作 4小时后效率直线下滑。长期负重操作让员工常受腰肌劳损、肩周炎等疲劳性损伤的折磨。企业迫切需要帮助员工减负,提高单人效率,从而减少人员使用的成本。
工业外骨骼成国内新风口
科幻电影给外骨骼装备增添了几分未来感,但实际这并非新鲜事物。
外骨骼机器人在医疗康复领域确实发挥极大作用,但医用外骨骼机器人需要二类医疗器械认证,同时相对来说,每个医院的需求量并不会很大,售价也相对较高,市场推广有一定的局限性。
美国Ekso、SuitX就率先探索工业场景,研发了为肩膀负重的上肢外骨骼机器人。在徐振华看来,随着国内人口红利的褪去,B端工业场景和一些特殊的民用场景下,外骨骼机器人更是大有可为。“目前粗略估计,中国工业外骨骼是个千亿级市场。”
在工业场景下,减员增效是企业核心诉求。而目前的人工智能还不能完完全全替代人,“工业场景不仅需要全自动化机械机器人,也需要人机互融协作的智能设备。”
对于工厂来说,既然人省不掉,想办法让单人人效提高,最终减少人员的使用,也是降低成本的一大途径。
国内京东、苏宁等巨头就率先吃螃蟹,尝试在物流场景中搬运分拣环节,用外骨骼机器人为员工减负,同时增加人效。
每年618、双11等大促期间订单量激增,商品的搬运、分拣、打包等工作耗时耗力。一名仓储工人一天需要弯腰 3000 次,普遍员工在工作 4 小时后效率直线下滑。类似的作业场景还有很多,比如在汽车整装工厂,工人安装座椅与底盘线束装配等;机场的行李托运中,工人需要反复装卸搬运行李。
这类需要负重反复作业的岗位工人往往一两年需要换一批,不然腰肌劳损、肩周炎等疲劳性损伤会让员工身体健康不堪重负。而对于企业而言,还会面临着工伤赔付和保险等一笔不小的支出。
钢铁侠自己其实也只是一个拥有能量球的血肉之躯,正是因为那一身钛合金的盔甲让他变得异常强大。
如果一个人自己都能做出这样的一身装备,那对于一家汽车巨头来说,应该也不是什么难事。最近,现代公司正在这个领域发力。
这套机械外骨骼虽然和钢铁侠的装备外表相似度不高,但毫无疑问,后者为前者提供了灵感。
在这篇博客中,现代公司反复提到了钢铁侠,它其实也是在告诉人们,机械外骨骼已经不仅仅是电影里的科幻场景,而成为了现实,而这一现实正是现代公司研发的。
现代公司的可穿戴式机器人可以应用于很多情景,比如说工业制造,现代公司这样的可穿戴式机器人可以帮助企业提高生产效率以及减少工伤。
现代公司开发的机械外骨骼和钢铁侠的战袍一样,都具有超强的举重能力。现代公司的原话是“几百千克”,换算过来应该就是600磅左右的举力。
这套机械外骨骼的重量约为50KG(110磅),可以用于自我保护,比如说,飞行员可以借助它快速移动很远的距离。
同时,这套机械外骨骼还可以帮助截瘫患者重新获得行走的能力,辅助老年人更好地活动。
东西看起来挺不错,可是仍然还有很多悬而未决的重要问题,比如说什么时候铺货?电池续航时间如何?还有最重要的,售价多少?
上述问题我们恐怕还要等待官方透露更多的细节。
现代公司宣称,他们研发可穿戴式机器人的最终目标是,人人都可以通过这样的装备加强自己的体能,增加个人的活动半径,最终让人们能够随心所欲,突破生理机能的限制。
钢铁侠一定也十分喜欢这样的世界。
目前从驱动方式来看,外骨骼机器人主要有机械驱动、液压驱动、气动驱动、电力驱动。
机械助力的外骨骼特点是非常轻便,一般在2-4公斤,且不依赖电池,但是缺点是比较刻板,没有一些传感器的情况下很难知道人的运动意图,可能会阻碍人正常运动。气动助力外骨骼由于伺服性(即控制信号电压强时,电机转速高;控制信号电压弱时,电机转速低)不够优越,驱动效率不高,目前很少被投入使用。
液压助力则驱动效率很高,可在很小的体积内做高速运动且很大的力矩输出。波士顿动力Atlas的后空翻机器人就是典型的例子,在自重很大的情况下完成后空翻动作,可以体现其关节爆发力和运行速度。但其缺点是加压泵还比较大,机器人需要拖油管。
而电驱动由于是依赖独立电池,且取材容易,驱动效率也较高,目前工业领域主要以电力驱动为主。
对于外骨骼有自重,助力范围又有上限的情况下,使用起来会不会性价比不高的疑问,徐振华认为轻量化的外骨骼确实是有代偿交换的代价。但对于全身落地型外骨骼而言,则不存在这个问题。
来源:搜狐