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現實版“鋼鐵俠”!外骨骼機器人能否撬動千億級工業場景?

近日,一名身穿“戰甲”的餓了么騎士現身街頭,背扛3層高、100斤重的外賣,可以輕輕松松上下樓梯。而讓外賣騎士擁有“超能力”的,正是下肢外骨骼機器人。

外骨骼機器人聽起來很拗口,其實大家應該都并不陌生,看過鋼鐵俠的人都被他的那套無所不能的裝備折服。還有好萊塢科幻大片《明日邊緣》中,湯姆·克魯斯和士兵穿上外骨骼后馬上成為超級戰士,戰斗力爆棚。

雖然這是科幻片的劇情,但是并不是異想天開。外骨骼AD7715AR-5機器人其實已經有了不少應用,目前主要在軍事、醫療,以及最近幾年興起的工業領域。

工業外骨骼千億級市場亟待爆發

外骨骼機器人最早用于軍事。1960年美國軍方的增強型軍用裝甲就是最早的外骨骼項目。到2011年美國Sarcos公司就出品了較成熟的用于搬運炮彈等重物的外骨骼機器人。

隨后外骨骼機器人進入醫療康復領域,輔助中風、偏癱等患者做行走類康復。一時間入局醫療康復類外骨骼機器人的公司如雨后春筍。代表公司有國外的ReWalk、Ekso,國內的傅利葉智能和大艾機器人等。

外骨骼機器人在醫療康復領域確實發揮極大作用,但醫用外骨骼機器人需要二類醫療器械認證,同時相對來說,每個醫院的需求量并不會很大,售價也相對較高,市場推廣有一定的局限性。

“2018年下半年起,中國工業機器人產量同比增長放緩,機器人產業已經進入深度調整階段,拓展新的應用領域、提質增效成為產業健康發展的迫切需求!惫I和信息化部副部長辛國斌曾在2019世界機器人大會上談到。

機器人產業進入深度調整期后,2019年,外骨骼機器人市場迎來新機遇。

隨著人口紅利的消失,工業領域的對人機協同柔性作業的需求在逐步釋放。典型的場景就是物流搬運、汽車廠整裝等。根據國金證券的數據顯示,每年618、雙11等大促期間訂單量激增,商品的搬運、分揀、打包等工作耗時耗力。一名倉儲工人一天需要彎腰 3000次,普遍員工在工作4小時后效率直線下滑。類似的作業場景還有很多,比如在汽車整裝工廠,工人安裝座椅與底盤線束裝配等;機場的行李托運中,工人需要反復裝卸搬運行李。企業迫切需要幫助員工減負,提高單人效率,從而減少人員使用的成本。

美國Ekso、SuitX就率先探索工業場景,研發了為肩膀負重的上肢外骨骼機器人。本文開頭所提到的餓了么騎士所穿戴的,就是國內創業公司傲鯊智能研發的下肢外骨骼機器人。據傲鯊智能創始人徐振華介紹,隨著國內人口紅利的褪去,B端工業場景和一些特殊的民用場景下,外骨骼機器人將大有可為!澳壳按致怨烙,中國工業外骨骼是個千億級市場!

工業外骨骼機器人發展如何?

松下在這方面發展較早,早在2014年就公開了其外骨骼機器人的項目。松下為了讓普通工人能夠輕松負重15公斤的重物到處移動,做了一個輕便版的外骨骼支架。在背部、大腿、小腿到腳部的區域里用碳纖維材料支撐,配合著可以由傳感器喚醒的動力馬達,可以輕松地幫人負重15公斤工作。

此外,包括美國的Ekso Bionics、suitX都已經推出了工業用外骨骼機器人,其中,Ekso Bionics公司的上肢外骨骼機器人EksoVest已經應用到福特汽車流水線的頂部作業。

整個工業外骨骼機器人從技術路線上可以分為兩類:機械助力外骨骼機器人和伺服驅動/電助力外骨骼機器人。新一代電助力外骨骼機器人已有諸如美國Sarcos公司已有研發電助力外骨骼機器人,Sarcos研發了液壓助力的大型軍用外骨骼機器人,但是由于重量和成本較高,目前無法得到普及。

從驅動方式來看,外骨骼機器人主要有機械驅動、液壓驅動、氣動驅動、電力驅動。

機械助力的外骨骼特點是非常輕便,一般在2-4公斤,且不依賴電池,但是缺點是比較刻板,沒有一些傳感器的情況下很難知道人的運動意圖,可能會阻礙人正常運動。氣動助力外骨骼由于伺服性(即控制信號電壓強時,電機轉速高;控制信號電壓弱時,電機轉速低)不夠優越,驅動效率不高,目前很少被投入使用。

液壓助力則驅動效率很高,可在很小的體積內做高速運動且很大的力矩輸出。波士頓動力Atlas的后空翻機器人就是典型的例子,在自重很大的情況下完成后空翻動作,可以體現其關節爆發力和運行速度。但其缺點是加壓泵還比較大,機器人需要拖油管。

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