外骨骼机器人:左手医疗,右手工业

    从研发到应用,外骨骼机器人已经走过了第一个百年。外骨骼机器人也从最初的军用领域,开始在医疗、工业、物流等领域零星有所应用,也已有产品逐渐落地应用。

    作者 / 王金旺 出品 / 公众号“雷锋网”(ID:leiphone-sz)

    1890年,一位叫尼古拉斯·亚根的俄罗斯人发明了一种用压缩空气包为动力的类外骨骼系统;1917年,美国发明家开发了一种以蒸汽为动力的外骨骼机器人;1970年,通用电气设计的Hardman系统,包含了30多个关节,能举起1500磅的重量。

    8月29日,在2019世界机器人大会上,物流外骨骼机器人领域的创业企业铁甲钢拳创始人王潮,铁甲钢拳将在今年9月正式推出其第一款物流领域通用外骨骼机器人。

    从研发到应用,外骨骼机器人已经走过了第一个百年。外骨骼机器人也从最初的军用领域,开始在医疗、工业、物流等领域零星有所应用,包括美国的Ekso Labs、以色列的Rewalk、日本的CyberDyne、松下的外骨骼机器人虽然巨贵(ReWalk 6.0系统售价约为7.7万美金,Cyberdyne的产品售价更是高达20多万美金),但是也已有产品逐渐落地应用。

    相对而言,国内外骨骼机器人更多仍处于研发阶段,包括部分企业已经商用的外骨骼机器人主要仍是与高校、企业合作,以研发平台形式对外输出。

    “2018年下半年起,中国工业机器人产量同比增长放缓,机器人产业已经进入深度调整阶段,拓展新的应用领域、提质增效成为产业健康发展的迫切需求。”工业和信息化部副部长辛国斌在2019世界机器人大会上谈到。

    机器人产业进入深度调整期后,2019年,外骨骼机器人市场迎来新机遇。 

    医疗外骨骼:尝试脑电结合,落地产品稀缺

    医疗外骨骼机器人所处领域,又称康复行业,主要用于帮助病人做步态康复训练。国内这一赛道已经涌现了众多初创企业,包括大艾、迈步、尖叫科技、傅利叶智能等均是近些年来这一领域的明星企业。在这些企业中,就融资情况来看,普遍在2017年-2018年已经完成Pre-A轮融资,傅利叶智能则在今年7月对外公布了千万元级B轮融资。

    与此同时,傅利叶在今年1月对外发布了其外骨骼机器人开放平台EXOPS。在接受采访时,傅利叶智能CEO顾捷表示,“目前,部分高校将外骨骼机器人跟脑电结合,进行脑机接口方面的开发。而原本脑机接口的开发都是基于脑电、神经控制这一块,EXOPS平台通过跟国际领先技术的结合,可以创造出一些新的科研方向。此外,通过和表面的肌肉电信号等进行结合,可以提供一些人机交互方面更先进的控制方法。

    ” 现阶段,西安交大、帝国理工、墨尔本大学都有在做脑电方面的研究,而香港理工,则专注于经颅磁刺激和外骨骼机器人相结合的研究,这些都是目前世界上神经康复和机器人康复领域中非常前沿的方向。

    尽管如此,我国康复医疗产业还处于发展初期阶段,即使部分已经获得各类医疗认证的外骨骼机器人,更多企业仍将大部分精力投入在这些医疗外骨骼机器人研发上,真正商业应用的产品主要还是在关节康复设备上,诸如傅利叶智能的腕关节、踝关节康复设备,迈步机器人的手部康复设备等。这些产品目前主要也是与医院合作(或租或卖)。

    工业外骨骼:成国内新风口,汽车厂商开始尝鲜

    工业外骨骼机器人发展如何?

    松下在这方面发展较早,早在2014年就公开了其外骨骼机器人的项目。据此件报道,松下为了让普通工人能够轻松负重15公斤的重物到处移动,做了一个轻便版的外骨骼支架。在背部、大腿、小腿到脚部的区域里用碳纤维材料支撑,配合着可以由传感器唤醒的动力马达,可以轻松地帮人负重15公斤工作。

    此外,包括美国的Ekso Bionics、suitX都已经推出了自家工业用外骨骼机器人,其中,Ekso Bionics公司的上肢外骨骼机器人EksoVest已经应用到福特汽车流水线的顶部作业。

    2018年4月,傅利叶智能的联合创始人兼CTO徐振华创立了傲鲨智能,与傅利叶智能不同,傲鲨智能主要从事工业外骨骼机器人研发。

    整个工业外骨骼机器人从技术路线上可以分为两类:机械助力外骨骼机器人和伺服驱动/电助力外骨骼机器人。新一代电助力外骨骼机器人已有诸如美国Sarcos公司已有研发电助力外骨骼机器人,Sarcos研发了液压助力的大型军用外骨骼机器人,但是由于重量和成本较高,目前无法得到普及。

    今年2月,傲鲨智能完成百万元级天使轮融资,在接受专访时,傲鲨智能创始人兼CEO徐振华表示,“整个工业外骨骼机器人尚且处在一个早期阶段,傲鲨智能想要做的就是将军方应用电助力外骨骼机器人在进行简化和轻量化后,下沉到工业市场。”

    据悉,傲鲨智能的MAPS工业上肢外骨骼机器人(1.0版本)近期已经在奇瑞汽车、宇通客车、北京奔驰、吉利汽车工厂中试用,傲鲨智能CMO张华也透露,“傲鲨智能外骨骼机器人(MAPS)第一批样机用户试用完成,目前产品还在升级中,预计10月中旬陆续交付用户小批量应用。”

    物流外骨骼:未来十年仍是刚需

    物流外骨骼机器人属于工业外骨骼机器人一个分支领域,这一分支领域尤其在物流发达的国内应用火爆。2017年京东双十一和2018年京东618期间,铁甲钢拳的物流外骨骼成为京东的一次新的尝试。

    铁甲钢拳创始人王潮,“2017年,我们拿到了第一笔订单,当时我们是中国唯一一家拿到订单的物流外骨骼机器人企业,所以这一订单的好处不是赚了多少钱,而是京东对我们开放了它所有仓储系统的使用权限,我们的设备在京东仓储系统中经过两年的连续使用后,现在气动外骨骼机器人已经迭代到第七代,电动外骨骼机器人已经迭代到第四代,包括控制、使用、体验等方面都有了很大的改善。”

    据悉,铁甲钢拳公司注册于2017年,在此之前,2014年团队已经成立。

    考虑到外骨骼机器人主要有功率密度、控制系统的两大难题,2014年-2017年之间,铁甲钢拳的初创团队针对功率密度,研发了适用于外骨骼机器人的精度适中、功率较大的电机、减速器;针对控制系统,研发了适用于外骨骼机器人的压力传感器、新型三轴传感器和自学习算法。

    值得注意的是,铁甲钢拳在算法方面,通过检测加速度、角度、压力三方面数据进而检测使用者运动状态并提供相应的助力。

    • 有些人在弯腰起身时会习惯性地抖动一下,采用固定算法很难适用于使用者的各种习惯,我们通过研发自学习算法,不同使用者在穿戴后,算法会自动学习使用者使用习惯,并通过检测使用者运动趋势提供助力。

    与物流外骨骼应用类似,物流机器人领域还有一类应用较为成熟的机器人是仓储机器人,仓储机器人是否与物流外骨骼机器人有冲突? 王潮说:

    • 中国和美国人力成本大概是它1/6,对于美国人和中国人来说,买机器人的成本却是一样的。所以,美国亚马逊已经开始应用无人仓,中国目前还没有出钱。什么时候中国人力成本再增长6倍,或设备成本下降6倍,中国无人仓才可能真正落地。而后续外骨骼也将向户外物流场景和ToC端拓展。 这个时间需要多久?我认为至少还要10到15年。

    8月27日,铁甲钢拳对外公布,已完成一千万元Pre-A轮融资,领投方为物种起源,远望资本及迅雷创始人程浩跟投。本轮融资主要用于核心技术的持续投入、核心应用产品的开发和运营投入。

    据悉,目前铁甲钢拳已与京东、德邦、施耐德就物流外骨骼机器人有合作应用。今年9月,铁甲钢拳将发布其首款通用产品(此前为定制产品),未来将会继续深入做工业、建筑场景应用的外骨骼机器人。

    外骨骼机器人:左手医疗,右手工业

    外骨骼机器人发展至今,从研发到应用,已经走过了第一个百年。尽管如此,目前外骨骼机器人行业应用仍处于初期阶段,尤其在国内,无论是在医疗领域,还是在工业领域,真正要实现大规模商用还要再等几年。

    值得注意的是,在医疗外骨骼机器人仍在不断尝试应用新技术寻求在产品性能和功能上新突破时,工业外骨骼机器人也在国内应需兴起,包括在汽车装配、物流行业领域的应用,中国工业外骨骼机器人相关企业也已经开始跑步前进。

    虽然行业大规模落地可能还较遥远,但是相关技术和产品已经开始在部分厂商生产线试用,以现阶段厂商试用数据显示,工业外骨骼机器人可以提升工人2-3倍的工作效率。下半年也将会有相应产品小规模量产、应用。

    由此可见,随着机器人产业在2018年开始进入深度调整期,2019年,“左手医疗,右手工业”的外骨骼机器人市场也将迎来新的发展机遇。

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