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        “鋼鐵俠”時代即將來臨!

        幫助搬運重物、重型工具;

        輔助截癱患者站起來;

        在惡劣環境下幫助搶險救援……

        外骨骼機器人的出現,宣示著鋼鐵俠時代即將來臨!

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        什么是外骨骼機器人?

        外骨骼原指為生物提供保護和支持的堅硬外部結構,比如蟑螂、甲蟲等硬殼昆蟲或蝦、蟹之類的甲殼類動物。

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        人類、鳥類等具有皮毛的動物則都屬于內骨骼結構。而在外骨骼基礎上加上機器人的概念則意味著,它可自主移動。

        外骨骼機器人技術是融合傳感、控制、信息、融合、移動計算,為作為操作者的人提供一種可穿戴的機械機構的綜合技術。與服務機器人不同的是,外骨骼機器人需要與人體接觸,通過傳感器收集人體意圖,進行機械反饋。

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        作為機器人領域的一個分支,外骨骼機器人的研究從1960年開始從未間斷,而這項技術不僅可使人類擁有大力水手、鋼鐵俠般的超能力,更是幫助殘疾甚至癱瘓人士重新站立行走。如果說2018年機器人市場的規模將達1031億美元之高,那么外骨骼機器人則是定這千億市場不得不提的一個領域。

        目前在外骨骼機器人市場上,主要分為兩大類:增強型外骨骼機器人和康復型外骨骼機器人:

        增強型外骨骼機器人公司

        增強型外骨骼機器人公司主要分布在美國和日本。日本Tmsuk公司成立于2000年,最著名的是04年推出的被稱為“超級救援機器人”的T52Enryu液壓驅動機器人。這款機器人重達5噸,身高達3米,在長岡技術科學大學的測試中,T52Enryu舉起了一輛汽車。這款機器人位于環太平洋地震帶上,對于地震頻發的日本來說,在救援和現場清理有很大幫助。

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        在外骨骼機器人大推力的競賽上,美國老牌工業企業Sarcos Robotic動作更加頻繁,這家公司在2002年開始轉戰路線,開發商業機器人,并相繼推出了Guardian XOS系列,S系列等多款外骨骼產品,涉足軍工、航空、航海以及安全等多個領域。Sarcos的外骨骼機器人主要具備三大特點:通過操作者的反應和直覺來控制機器人、利用傳感反饋使操作者可看見、聽見或感覺到機器人的感官、隨身攜帶電源可支持數小時緊急自主操作。

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        軍用外骨骼機器人HULC

        世界上最大的國防承包商Lockheed Martin與Berkeley Bionics合作并研發出軍用外骨骼機器人HULC。這一設備的體積并不大,可輕松放入拉桿箱中,而穿戴起來也十分方面,只需將腳踩在托盤上,固定好大腿、腰部和肩部的系帶,HULC就可通過傳感器獲得行動者的意圖,并驅動液壓組建做出相應動作,保證設備的動作與穿戴者一致。

        國際三大主流康復型企業

        目前市場上做康復型外骨骼機器人的公司較多,在這些機器人中由以下肢輔助機器人為主,主要面向癱瘓、中風、衰老所導致的行動不便。

        以色列的Rewalk、日本的Cyberdyne、以及美國的Ekso ,已經成為這一領域的三大主流公司。以色列的Rewalk成立于2001年,現已推出兩款外骨骼機器人產品Rewalk -Personal和Rewalk Rehabilitiation。前者適合在家庭、工作等社交環境使用,后者則主要針對臨床修復,為患者提供物理治療方式。

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        創始人山海嘉之與外骨骼機器人HAL

        HAL重達23公斤,由充電電池驅動,續航時間接近2小時40分鐘,它可以通過運動神經元獲取大腦的神經信號,它最神奇之處在于可探測到皮膚表面非常微弱的信號,之后通過動力裝置控制肌肉和骨骼的移動。在HAL的幫助下佩戴者不僅可以進行正常的日常生活,還可以完成站立、步行、攀爬、抓握、舉重物等高難度動作。

        20世紀末UC Berkeley也開始了外骨骼機器人的研究,并研發出可通過控制桿進行操作的電力增力型外骨骼機械手。2005年作為UC Berkeley機器人和人體工程學實驗室的研究分支的Berkeley Bionics成立了,2009年與Lockheed Martin共同利用HULC技術開發出智能仿生外骨骼“eLEGS”,幫助殘障人士回復站立和走路功能。

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        Ekso公司的康復型外骨骼機器人Ekso GT

        兩年后,該公司更名為Ekso Bionics,也就是康復型外骨骼機器人三大主流公司之一。在公司更名的同時,其產品eLEGS也更名為Ekso GT,2016年這一產品獲得了FDA的認證,成為首個獲得FDA許可的用于中風及偏癱患者的外骨骼設備。這一產品的手機高達10萬美元,如此高昂的價格也自有道理,它包含FirstStep(康復治療師輔助進行)、ActiveStep(用戶自主控制模式) 和ProStep(自動感應用戶身體動作觸發每一步)三種行走模式,目前在全球179多個康復中心使用。去年該公司還推出了Smart Assist 和 Ekso Pulse 兩款輔助軟件,前者可為醫生和理療師提供最新的治療方案,Ekso后者則可在線衡量病人康復進展情況。

        無論是增強型還是康復型外骨骼機器人,都將是實實在在解決人類生活中的問題,市場的存在就決定了外骨骼機器人技術存在的必要。




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