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人体外骨骼机器人或迎来颠覆性发展

时间:2024-05-22 12:26:25 科技赋能

在可穿戴设备大热之际,中国超材料行业领军企业深圳光启计划投资超材料智能结构、装备产业化等项目。

其主要产品包括地面出行设备超材料智能结构和可穿戴超材料智能结构。

不过,研究相关资料后可以发现,可穿戴智能结构并不是目前市面上已经进入人们日常生活的智能手表、智能眼、智能水杯等,而是可穿戴机器人外骨骼,即可穿戴机器人外骨骼。

翻译成中文为人体可以穿戴的外骨骼机器人。

人体外骨骼可穿戴机器人是一类通过精密机械装置辅助人体完成动作(同步、强化、模仿)的装置。

它结合了外骨骼仿生技术和信息控制技术,涉及生物运动学、机器人学、信息科学、人工智能等跨学科知识。

受制于人体运动实现高精度的难度、运动意图判断、能量供应、结构材料(轻、强、弹性)、控制策略等因素,人类外骨骼辅助机器人仍处于早期阶段。

最早的人体外骨骼辅助机器人是美国通用电气公司开发的Hardman辅助机器人。

下图是麻省理工学院研发的外骨骼机器人。

日本公司CYBERDYNE针对日本推出了机器人外骨骼套装HAL,并计划进军欧洲市场。

CYBERDYNE 的 HAL 售价约为 50,000 美元,也可以按月出租。

主要应用于工业承重、康复医疗等领域。

2019年,Wintergreen Research发布康复中心机器人行业(包括康复机器人、主动假肢、机器人外骨骼等)报告,预测美国市场将从目前的1万美元增长到2018年的18亿美元。

数据仅适用于美国市场。

对于拥有“人口红利”的中国来说,我们不难推测其中会有多大的市场空间。

美国五角大楼认为,未来士兵应该实现全机械化和自主机器人化,并责成DARPA(美国国防部先进技术研究机构)拨款1万美元用于研究该领域的可穿戴机器人项目。

美国雷神公司于2016年收购专业机器人研发公司“Sarcos”进入该领域,并获得DARPA 1万美元的研究经费。

收购完成后,美国各大知名投行均上调了雷神公司的股票评级。

2017年收购专业机器人研发公司“Sarcos”后,各大券商将雷神公司股票评级改为强力买入。

雷神公司目前的军用外骨骼SarcosXOS2的主要客户是经常进行重体力劳动的后勤部队,比如给军用飞机添加弹药(通常一颗作战炸弹需要三个人一起合作才能安装)、搬运重型军事装备等。

克拉克格雷格饰演神盾局成员《钢铁侠2》代理,看了Sarcos 通过最近发布的美国机器人外骨骼系统招标文件,我们可以看到目前制约该行业发展的三大难点: 结构材料:坚固、轻质的材料,必须能够有效保护佩戴者,可大幅减少伤亡;能源动力:能源动力系统可满足24小时标准强度作业,且易于更换和维修;控制动作:可以同步用户动作,增强用户力量,实现跳跃、奔跑等动作。

以上三个困难严重制约了该行业的发展。

现在的能源都是由电池驱动的,电池行业的发展是有目共睹的。

当前电动汽车所使用的电池技术仍然是 20 世纪 70 年代的成果。

短期内不可能有任何技术突破。

这只能通过结构材料的改进来实现。

减轻重量、传感器小型化和低功耗都是解决方案。

光启即将推出的超材料智能结构及装备项目,正是解决了结构材料和控制传输的问题。

超材料具有重量轻、强度高的特点,可以使传感器与结构贴合,达到传感器最小化、隐形的效果。

可以预见,当其项目成熟后,可能会改变整个人类可穿戴外骨骼机器人行业。

超材料可穿戴智能结构可以改善人体运动功能,并具有超越传统材料的机械性能和耐候性。