讓普通人化身“鋼鐵俠”！外骨骼機器人能否撬動千億級工業(yè)場景？

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，正是下肢外骨骼機器人。

外骨骼機器人聽起來很拗口，其實大家應該都并不陌生，看過鋼鐵俠的人都被他的那套無所不能的裝備折服。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。外骨骼機器人其實已經(jīng)有了不少應用，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)外骨骼千億級市場亟待爆發(fā)

外骨骼機器人最早用于軍事。1960年美國軍方的增強型軍用裝甲就是最早的外骨骼項目。到2011年美國Sarcos公司就出品了較成熟的用于搬運炮彈等重物的外骨骼機器人。

隨后外骨骼機器人進入醫(yī)療康復領(lǐng)域，輔助中風、偏癱等患者做行走類康復。一時間入局醫(yī)療康復類外骨骼機器人的公司如雨后春筍。代表公司有國外的ReWalk、Ekso，國內(nèi)的傅利葉智能和大艾機器人等。

外骨骼機器人在醫(yī)療康復領(lǐng)域確實發(fā)揮極大作用，但醫(yī)用外骨骼機器人需要二類醫(yī)療器械認證，同時相對來說，每個醫(yī)院的需求量并不會很大，售價也相對較高，市場推廣有一定的局限性。

“2018年下半年起，中國工業(yè)機器人產(chǎn)量同比增長放緩，機器人產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進入深度調(diào)整階段，拓展新的應用領(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)和信息化部副部長辛國斌曾在2019世界機器人大會上談到。

機器人產(chǎn)業(yè)進入深度調(diào)整期后，2019年，外骨骼機器人市場迎來新機遇。

隨著人口紅利的消失，工業(yè)領(lǐng)域的對人機協(xié)同柔性作業(yè)的需求在逐步釋放。典型的場景就是物流搬運、汽車廠整裝等。根據(jù)國金證券的數(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、分揀、打包等工作耗時耗力。一名倉儲工人一天需要彎腰 3000次，普遍員工在工作4小時后效率直線下滑。類似的作業(yè)場景還有很多，比如在汽車整裝工廠，工人安裝座椅與底盤線束裝配等；機場的行李托運中，工人需要反復裝卸搬運行李。企業(yè)迫切需要幫助員工減負，提高單人效率，從而減少人員使用的成本。

美國Ekso、SuitX就率先探索工業(yè)場景，研發(fā)了為肩膀負重的上肢外骨骼機器人。本文開頭所提到的餓了么騎士所穿戴的，就是國內(nèi)創(chuàng)業(yè)公司傲鯊智能研發(fā)的下肢外骨骼機器人。據(jù)傲鯊智能創(chuàng)始人徐振華介紹，隨著國內(nèi)人口紅利的褪去，B端工業(yè)場景和一些特殊的民用場景下，外骨骼機器人將大有可為?！澳壳按致怨烙嫞袊I(yè)外骨骼是個千億級市場?！?

工業(yè)外骨骼機器人發(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器人的項目。松下為了讓普通工人能夠輕松負重15公斤的重物到處移動，做了一個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力馬達，可以輕松地幫人負重15公斤工作。

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

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

從驅(qū)動方式來看，外骨骼機器人主要有機械驅(qū)動、液壓驅(qū)動、氣動驅(qū)動、電力驅(qū)動。

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

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

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

目前市面上可見的工業(yè)外骨骼機器人仍以機械助力居多，電助力外骨骼機器人仍然寥寥無幾，電助力、液壓助力只有軍方市場有少數(shù)設備在做實驗。如何將軍用電助力外骨骼機器人下沉到工業(yè)，甚至更為廣闊的民用市場就成為市場價值和技術(shù)問題的交集所在。

國內(nèi)智能外骨骼機器人企業(yè)蓬勃發(fā)展

由于人口老齡化的發(fā)展、人類壽命的延長、以及醫(yī)療水平的提高。業(yè)內(nèi)人士預測，醫(yī)療康復類外骨骼機器人未來幾年會迎來一個小爆發(fā)期。

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

此外，外骨骼和特定目標人群結(jié)合的應用。外骨骼設備也許可以用到教育、體育等方面，比如借助外骨骼學習運動技能等。

表格：國內(nèi)智能外骨骼機器人企業(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)，國內(nèi)當前從事智能外骨骼機器人的企業(yè)，多數(shù)從醫(yī)療場景切入。有醫(yī)用外骨骼機器人經(jīng)驗，能夠為工業(yè)外骨骼機器人基礎研發(fā)時帶來一定經(jīng)驗，不過，醫(yī)用外骨骼機器人和工業(yè)外骨骼機器人在技術(shù)研發(fā)上仍有較大差別，主要表現(xiàn)在算法上。醫(yī)用外骨骼機器人偏被動，而且病人運動能力較弱（動作較慢），以機器運動帶動人的運動為主，因而可用控制算法也較多；工業(yè)外骨骼機器人偏主動（以人的運動能力和速度為主），以人的運動帶動機器運動為主，同時需要工業(yè)外骨骼提供合適的助力。因而，工業(yè)外骨骼機器人算法相對更為復雜。

在工業(yè)場景下，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)場景不僅需要全自動化機械機器人，也需要人機互融協(xié)作的智能設備，這成為智能外骨骼機器人的應用空間所在。

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

本文部分內(nèi)容參考自公眾號小飯桌、雷鋒網(wǎng)。