2019年6月5日 星期三

.外骨骼機器人應用寬廣

10 ADVANCED EXOSKELETONS AND THEIR USES

台灣區電信工程工業同業公會

來源OFweek机器人网




繼AGV機器人、無人車、無人機等輔助物流機器人之後,蘇寧又推出了一款新科技—外骨骼機器人,為物流員工提供更多輔助,提升效率緩解疲勞。

近日,2019全球智慧物流峰會上,蘇寧物流「外骨骼機器人」首亮相。據悉,這套腰部助力外骨骼機器人整重僅2.8kg,最大助力效率可達60%,使用方便靈活。

穿戴者穿上後可以提高核心部位(如腰背部)和核心肌群(如腰部竪脊肌)的高強度負重能力,有效減緩工作肌群的疲勞速度,保護快遞員腰部肌群。降低人體運動過程中的能量消耗,提高工作效率。

智能物流天团再增一员,外骨骼机器人作用可不止如此
蘇寧「腰部助力外骨骼」現場試穿

外骨骼機器人其實並不是什麼新鮮事物,在日本,由於老齡化嚴重,這種可以幫助人體勞動省力的輔助性穿戴製品早就進入了市場,外骨骼機器人也被稱為「可穿戴的機器人」;全世界研發企業,都對外骨骼機器人情有獨鍾,各大機器人展會,和行業活動現場,經常能看到這種機器人的身影;在今年開年的日本機器人展上,多家日本本土機器人企業和德國展商,都將外骨骼機器人作為工業機器人之外的展出重點,現場吸引了很多消費者和企業的試穿和問詢;

在5月初的中國機器人峰會上,我們也見到了多款醫療用的外骨骼康復機器人,主要是用於在輔助行走不便的患者,在患者穿戴行走時,可收集患者的步態數據,結合臨床步態數據與健康步態數據,於雲端大數據分析和人工智慧算法及模型,再作出康復訓練計劃。

智能物流天团再增一员,外骨骼机器人作用可不止如此
日本機器人展(RoboDex)上的增強型外骨骼機器人

智能物流天团再增一员,外骨骼机器人作用可不止如此
中國機器人峰會現場的外骨骼康復機器

外骨骼機器人現狀
外骨骼機器人一般分為增強型和康復型,主要是為解決醫療保健和工業難題而設計,過去外骨骼機器人市場受到高成本的困擾,遲遲難以進入消費市場,近些年,隨著研究和開發逐步成熟,外骨骼機器人由原型階段,進入了量產階段。

因此成本正在緩慢下降,我們得以在越來越多的環境下,看到它們的使用,比如用於輔助的製造業、倉儲、物流等工作場景,或者是用於康復的醫療保健市場,特別是在社會老齡化,以及技能型人才短缺的情況下,外骨骼機器人將成為提高生產力,避免和減輕傷害的重要手段之一。

外骨骼機器人是融合感測、控制、融合、移動計算,人機交互等技術的複雜綜合系統。

在外骨骼機器人的研究上,美國和日本起步較早,研究成果和專利也更豐富。尤其在動力系統方面,不僅出現了液壓驅動、電力驅動,甚至是氣動等多種方案。可適用於不同的產品,也各有優勢,電力驅動的機器人的動力更強勁,但人體負重較大,而液壓驅動和氣動的機器人則較為輕便。

而對岸中國的外骨骼機器人,目前仍以學術研究為主,中科院、電子科技大學、北航等,都在開展外骨骼機器人的研究。除了學術研究外,部分院校還開始探索「產學研」的模式,如依託於北航的大艾機器人、東南大學與科遠股份的合作研究等。



目前對岸國內企業有北京大艾機器人,推出的供早期康復患者使用的兩款產品 Ailegs和Aiwalker;傅立葉智慧推出的兩款產品,上肢力反饋運動控制系統Fourier M2,以及下肢外骨骼機器Fourier X1;杭州尖叫科技也推出了名為Scream One的即時人體交互步態移動外骨骼機器人;此外,對岸國內還有峰湃科技,以及程天科技等新創公司。

雖然目前各家的產品已初具形態,但在技術和用戶體驗上尚有很大的提升空間。目前,對岸國內的外骨骼市場,沒有發展起來的原因,最大的絆腳石依然是技術本身。除了人體兩足行走的複雜性,步態數據的收集和分析師一大難題,其次是安全風險,穿戴在人身體上的器械要求較高,需要相關認證才能上市銷售。
外骨骼機器人市場有待挖掘
以汽車製造業為例,雖然目前汽車流水線前端的製造工位,基本已實現自動化操作,但是末端汽車總裝線工位,依舊無法被自動化設備完全取代。這些工位作業對工人的肩部和腰部骨骼關節,帶來了極大損傷。

以頭頂操作為例,工人需要舉起約5-6公斤重的零件與工具,每天約重復3000-4000次,常年單一動作加上重力壓迫,很容易引發肩部與腰部的勞損,也會影響工廠流水線的效率。

在美國,超過20%的勞動損傷,都是發生在肩部和腰背部,企業用於支付肩部和腰背部損失的勞動損傷保險,總額超過160億美元;歐盟30%的人工搬運,63%的重複運動和46%糟糕的身體姿勢,都將促使和工作相關的肌肉骨骼疾病(WMSDs)危害工人的健康、影響企業的發展,以及對社會經濟造成負擔;中國工人勞動強度大,勞動損傷人群年齡已下探到25歲,每年因工傷保險支出,甚至超過610億人民幣。


無論是巨額的工傷成本,還是老齡化社會的進行時,這種可助力的動力外骨骼系統,無疑在未來會有著巨大的潛在應用市場,預計到2026年,全球外骨骼機器人產業,將達到66.5億美元。

作為機器人領域的一個分支,外骨骼機器人的研究從上世紀70年代開始從未斷過,全世界各大高科技企業和機構,比如三星、哈佛、松下、Festo等也早已入局外骨骼機器人研發。




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