讓普通人化身“鋼鐵俠”！外骨骼機(jī)器人能否撬動(dòng)千億級(jí)工業(yè)場(chǎng)景？

近日，一名身穿“戰(zhàn)甲”的餓了么騎士現(xiàn)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(jī)器人。

外骨骼機(jī)器人聽起來(lái)很拗口，其實(shí)大家應(yīng)該都并不陌生，看過(guò)鋼鐵俠的人都被他的那套無(wú)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(jí)戰(zhàn)士，戰(zhàn)斗力爆棚。

雖然這是科幻片的劇情，但是并不是異想天開。外骨骼機(jī)器人其實(shí)已經(jīng)有了不少應(yīng)用，目前主要在軍事、醫(yī)療，以及最近幾年興起的工業(yè)領(lǐng)域。

工業(yè)外骨骼千億級(jí)市場(chǎng)亟待爆發(fā)

外骨骼機(jī)器人最早用于軍事。1960年美國(guó)軍方的增強(qiáng)型軍用裝甲就是最早的外骨骼項(xiàng)目。到2011年美國(guó)Sarcos公司就出品了較成熟的用于搬運(yùn)炮彈等重物的外骨骼機(jī)器人。

隨后外骨骼機(jī)器人進(jìn)入醫(yī)療康復(fù)領(lǐng)域，輔助中風(fēng)、偏癱等患者做行走類康復(fù)。一時(shí)間入局醫(yī)療康復(fù)類外骨骼機(jī)器人的公司如雨后春筍。代表公司有國(guó)外的ReWalk、Ekso，國(guó)內(nèi)的傅利葉智能和大艾機(jī)器人等。

外骨骼機(jī)器人在醫(yī)療康復(fù)領(lǐng)域確實(shí)發(fā)揮極大作用，但醫(yī)用外骨骼機(jī)器人需要二類醫(yī)療器械認(rèn)證，同時(shí)相對(duì)來(lái)說(shuō)，每個(gè)醫(yī)院的需求量并不會(huì)很大，售價(jià)也相對(duì)較高，市場(chǎng)推廣有一定的局限性。

“2018年下半年起，中國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量同比增長(zhǎng)放緩，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進(jìn)入深度調(diào)整階段，拓展新的應(yīng)用領(lǐng)域、提質(zhì)增效成為產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的迫切需求?！惫I(yè)和信息化部副部長(zhǎng)辛國(guó)斌曾在2019世界機(jī)器人大會(huì)上談到。

機(jī)器人產(chǎn)業(yè)進(jìn)入深度調(diào)整期后，2019年，外骨骼機(jī)器人市場(chǎng)迎來(lái)新機(jī)遇。

隨著人口紅利的消失，工業(yè)領(lǐng)域的對(duì)人機(jī)協(xié)同柔性作業(yè)的需求在逐步釋放。典型的場(chǎng)景就是物流搬運(yùn)、汽車廠整裝等。根據(jù)國(guó)金證券的數(shù)據(jù)顯示，每年618、雙11等大促期間訂單量激增，商品的搬運(yùn)、分揀、打包等工作耗時(shí)耗力。一名倉(cāng)儲(chǔ)工人一天需要彎腰 3000次，普遍員工在工作4小時(shí)后效率直線下滑。類似的作業(yè)場(chǎng)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(jī)場(chǎng)的行李托運(yùn)中，工人需要反復(fù)裝卸搬運(yùn)行李。企業(yè)迫切需要幫助員工減負(fù)，提高單人效率，從而減少人員使用的成本。

美國(guó)Ekso、SuitX就率先探索工業(yè)場(chǎng)景，研發(fā)了為肩膀負(fù)重的上肢外骨骼機(jī)器人。本文開頭所提到的餓了么騎士所穿戴的，就是國(guó)內(nèi)創(chuàng)業(yè)公司傲鯊智能研發(fā)的下肢外骨骼機(jī)器人。據(jù)傲鯊智能創(chuàng)始人徐振華介紹，隨著國(guó)內(nèi)人口紅利的褪去，B端工業(yè)場(chǎng)景和一些特殊的民用場(chǎng)景下，外骨骼機(jī)器人將大有可為?！澳壳按致怨烙?jì)，中國(guó)工業(yè)外骨骼是個(gè)千億級(jí)市場(chǎng)?！?

工業(yè)外骨骼機(jī)器人發(fā)展如何？

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

此外，包括美國(guó)的Ekso Bionics、suitX都已經(jīng)推出了工業(yè)用外骨骼機(jī)器人，其中，Ekso Bionics公司的上肢外骨骼機(jī)器人EksoVest已經(jīng)應(yīng)用到福特汽車流水線的頂部作業(yè)。

整個(gè)工業(yè)外骨骼機(jī)器人從技術(shù)路線上可以分為兩類：機(jī)械助力外骨骼機(jī)器人和伺服驅(qū)動(dòng)/電助力外骨骼機(jī)器人。新一代電助力外骨骼機(jī)器人已有諸如美國(guó)Sarcos公司已有研發(fā)電助力外骨骼機(jī)器人，Sarcos研發(fā)了液壓助力的大型軍用外骨骼機(jī)器人，但是由于重量和成本較高，目前無(wú)法得到普及。

從驅(qū)動(dòng)方式來(lái)看，外骨骼機(jī)器人主要有機(jī)械驅(qū)動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)、氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)、電力驅(qū)動(dòng)。

機(jī)械助力的外骨骼特點(diǎn)是非常輕便，一般在2-4公斤，且不依賴電池，但是缺點(diǎn)是比較刻板，沒有一些傳感器的情況下很難知道人的運(yùn)動(dòng)意圖，可能會(huì)阻礙人正常運(yùn)動(dòng)。氣動(dòng)助力外骨骼由于伺服性（即控制信號(hào)電壓強(qiáng)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速高；控制信號(hào)電壓弱時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速低）不夠優(yōu)越，驅(qū)動(dòng)效率不高，目前很少被投入使用。

液壓助力則驅(qū)動(dòng)效率很高，可在很小的體積內(nèi)做高速運(yùn)動(dòng)且很大的力矩輸出。波士頓動(dòng)力Atlas的后空翻機(jī)器人就是典型的例子，在自重很大的情況下完成后空翻動(dòng)作，可以體現(xiàn)其關(guān)節(jié)爆發(fā)力和運(yùn)行速度。但其缺點(diǎn)是加壓泵還比較大，機(jī)器人需要拖油管。

而電驅(qū)動(dòng)由于是依賴獨(dú)立電池，且取材容易，驅(qū)動(dòng)效率也較高，目前工業(yè)領(lǐng)域主要以電力驅(qū)動(dòng)為主。

目前市面上可見的工業(yè)外骨骼機(jī)器人仍以機(jī)械助力居多，電助力外骨骼機(jī)器人仍然寥寥無(wú)幾，電助力、液壓助力只有軍方市場(chǎng)有少數(shù)設(shè)備在做實(shí)驗(yàn)。如何將軍用電助力外骨骼機(jī)器人下沉到工業(yè)，甚至更為廣闊的民用市場(chǎng)就成為市場(chǎng)價(jià)值和技術(shù)問題的交集所在。

國(guó)內(nèi)智能外骨骼機(jī)器人企業(yè)蓬勃發(fā)展

由于人口老齡化的發(fā)展、人類壽命的延長(zhǎng)、以及醫(yī)療水平的提高。業(yè)內(nèi)人士預(yù)測(cè)，醫(yī)療康復(fù)類外骨骼機(jī)器人未來(lái)幾年會(huì)迎來(lái)一個(gè)小爆發(fā)期。

另一方面，人口紅利的消失，促進(jìn)了工業(yè)用外骨骼機(jī)器人的應(yīng)用，目前在幫助人類減輕負(fù)重、提升力量、提升工作效率等方面有了初步的應(yīng)用。

此外，外骨骼和特定目標(biāo)人群結(jié)合的應(yīng)用。外骨骼設(shè)備也許可以用到教育、體育等方面，比如借助外骨骼學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)技能等。

表格：國(guó)內(nèi)智能外骨骼機(jī)器人企業(yè)概況，<電子發(fā)燒友>據(jù)公開資料不完全整理。

<電子發(fā)燒友>據(jù)公開資料整理發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)當(dāng)前從事智能外骨骼機(jī)器人的企業(yè)，多數(shù)從醫(yī)療場(chǎng)景切入。有醫(yī)用外骨骼機(jī)器人經(jīng)驗(yàn)，能夠?yàn)楣I(yè)外骨骼機(jī)器人基礎(chǔ)研發(fā)時(shí)帶來(lái)一定經(jīng)驗(yàn)，不過(guò)，醫(yī)用外骨骼機(jī)器人和工業(yè)外骨骼機(jī)器人在技術(shù)研發(fā)上仍有較大差別，主要表現(xiàn)在算法上。醫(yī)用外骨骼機(jī)器人偏被動(dòng)，而且病人運(yùn)動(dòng)能力較弱（動(dòng)作較慢），以機(jī)器運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)人的運(yùn)動(dòng)為主，因而可用控制算法也較多；工業(yè)外骨骼機(jī)器人偏主動(dòng)（以人的運(yùn)動(dòng)能力和速度為主），以人的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)機(jī)器運(yùn)動(dòng)為主，同時(shí)需要工業(yè)外骨骼提供合適的助力。因而，工業(yè)外骨骼機(jī)器人算法相對(duì)更為復(fù)雜。

在工業(yè)場(chǎng)景下，減員增效是企業(yè)核心訴求。而目前的人工智能還不能完完全全替代人，工業(yè)場(chǎng)景不僅需要全自動(dòng)化機(jī)械機(jī)器人，也需要人機(jī)互融協(xié)作的智能設(shè)備，這成為智能外骨骼機(jī)器人的應(yīng)用空間所在。

目前，京東、蘇寧等巨頭已經(jīng)率先吃螃蟹，嘗試在物流場(chǎng)景中搬運(yùn)分揀環(huán)節(jié)，用外骨骼機(jī)器人為員工減負(fù)，同時(shí)增加人效。各種潛在的場(chǎng)景需求和巨頭的布局正加速工業(yè)外骨骼的應(yīng)用，工業(yè)外骨骼有望成為醫(yī)療之后的新風(fēng)口。

本文部分內(nèi)容參考自公眾號(hào)小飯桌、雷鋒網(wǎng)。