京東外骨骼機(jī)器人曝光，專(zhuān)為物流工作人員研發(fā)

一個(gè)雙十一，是一場(chǎng)1682億的數(shù)字狂歡，也是阿里一年中最為耀眼的時(shí)刻。不過(guò)，另一件小事則吸引了雷鋒網(wǎng)編輯的注意。那就是劉強(qiáng)東在頭條號(hào)上發(fā)布了一則視頻，內(nèi)容顯示京東為物流工作人員研發(fā)了一款外骨骼機(jī)器人，盡力減少他們的腰椎損傷。物流人員需要頻繁的彎腰拿取商品，造成腰椎病的人很多，尤其這段時(shí)間是物流高峰時(shí)期。

一家企業(yè)的成功不只是體現(xiàn)在業(yè)績(jī)的好壞，更在于對(duì)員工付出了多少關(guān)懷。當(dāng)然，雷鋒網(wǎng)同時(shí)關(guān)心的是，這是國(guó)內(nèi)外骨骼在工業(yè)應(yīng)用上的首個(gè)應(yīng)用。

京東員工穿戴外骨骼機(jī)器人工作

外骨骼機(jī)器人的起源

關(guān)于外骨骼機(jī)器人，其實(shí)大家應(yīng)該都并不陌生，在好萊塢科幻大片如《明日邊緣》中，外骨骼被湯姆·克魯斯和一眾士兵穿上后讓其成為超級(jí)戰(zhàn)士，戰(zhàn)斗力直接增強(qiáng)數(shù)倍。

《明日邊緣》劇照

而在現(xiàn)實(shí)中，外骨骼機(jī)器人的發(fā)展可追溯到19世紀(jì)，英國(guó)著名插畫(huà)師Robert Seymour在1830年所繪的《Walking By Steam》中以蒸汽為動(dòng)力的行走輔助裝置啟迪了無(wú)數(shù)科學(xué)工作者對(duì)這一概念的探索，也成為了當(dāng)代動(dòng)力外骨骼技術(shù)的雛形。

1890年，當(dāng)時(shí)一位叫尼古拉斯·亞根的俄羅斯人發(fā)明了一種用壓縮空氣包為動(dòng)力的類(lèi)外骨骼系統(tǒng)。1917年，美國(guó)發(fā)明家則開(kāi)發(fā)了一種以蒸汽為動(dòng)力的外骨骼。

到1970年，通用電氣設(shè)計(jì)的Hardman系統(tǒng)，包含了30多個(gè)關(guān)節(jié)，能舉起1500磅的重量。20世紀(jì)末期，隨著電子技術(shù)、傳感器技術(shù)和控制技術(shù)的飛速發(fā)展，外骨骼系統(tǒng)取得了歷史性突破，美國(guó)軍火巨頭雷神公司通過(guò)收購(gòu)Sarcos開(kāi)發(fā)的XOS外骨骼系統(tǒng)，能幫助穿戴者輕易舉起幾百磅的物體數(shù)百次，這種系統(tǒng)由結(jié)構(gòu)、傳感器、執(zhí)行器、控制器和高壓液壓系統(tǒng)組成。

除了軍用，外骨骼機(jī)器人開(kāi)始在商業(yè)上也有了發(fā)展。日本筑波大學(xué)的機(jī)械人專(zhuān)家三階吉行和他的同事們?cè)?004年創(chuàng)建了一個(gè)叫做“Cyberdyne”的公司，開(kāi)始把他們花了十年時(shí)間研制的動(dòng)力外骨骼機(jī)器人推向市場(chǎng)。他們研發(fā)了一款名為HAL的外骨骼機(jī)器人，主要用于醫(yī)療領(lǐng)域，幫助殘障者行動(dòng)和傷患復(fù)健。除了HAL，以色列的Rewalk、日本的HAL、美國(guó)的Ekso如今也是這個(gè)領(lǐng)域的佼佼者。

外骨骼機(jī)器人HAL

國(guó)內(nèi)外骨骼機(jī)器人的發(fā)展

相對(duì)于以上這幾個(gè)國(guó)家，中國(guó)在外骨骼的研究上處于落后階段，不過(guò)發(fā)展路徑也是從軍用到商用。

2013年，由南京軍區(qū)總醫(yī)院博士后工作站研發(fā)的首部外骨骼裝置正式亮相，被定義為“單兵負(fù)重輔助系統(tǒng)”，面向軍用領(lǐng)域、專(zhuān)注于壓縮負(fù)重，并能夠快速同步穿戴者的動(dòng)作。盡管它被認(rèn)為是目前國(guó)內(nèi)最完善的外骨骼裝置，但其功能相對(duì)單一，且負(fù)重能力以及設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)仍有待提升。 

此外，由中科院常州先進(jìn)所設(shè)計(jì)研發(fā)的EXOP-1外骨骼系統(tǒng)已于2014年正式進(jìn)入調(diào)試階段。本體全部由航空鋁打造的它配備了22個(gè)傳感器、 6個(gè)驅(qū)動(dòng)器和1個(gè)控制器，造價(jià)在30萬(wàn)元左右。相比于在南京亮相的軍用外骨骼系統(tǒng)和國(guó)外先進(jìn)的外骨骼裝備，EXOP-1雖然同樣能夠減輕穿戴者的負(fù)重，但它的體積相對(duì)笨重，難以在短期內(nèi)投入使用。

左為南京軍區(qū)外骨骼，右為中科院外骨骼

而在商用市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)這兩年卻呈爆發(fā)趨勢(shì)，先后有大艾、尖叫科技、傅利葉智能已正式對(duì)外發(fā)布產(chǎn)品。就在兩天前，雷鋒網(wǎng)參加了邁步機(jī)器人的新品發(fā)布會(huì)，他們發(fā)布了面向偏癱患者的外骨骼機(jī)器人BEAR H1。

當(dāng)然，這些外骨骼機(jī)器人企業(yè)也都選擇了康復(fù)領(lǐng)域。主要是康復(fù)機(jī)器人的發(fā)展前景比較樂(lè)觀。根據(jù)第三方咨詢(xún)機(jī)構(gòu)GrandViewResearch的預(yù)測(cè)顯示，未來(lái)5年廣義康復(fù)機(jī)器人的年復(fù)合增長(zhǎng)率約為37%，其中康復(fù)機(jī)器人年復(fù)合增長(zhǎng)率為21%，外骨骼機(jī)器人年復(fù)合增長(zhǎng)率為47%，遠(yuǎn)高于其他類(lèi)別的醫(yī)療機(jī)器人的平均增速。

工業(yè)外骨骼的發(fā)展

可以看出，目前國(guó)內(nèi)外發(fā)展比較好的都是康復(fù)機(jī)器人，一方面是這個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)門(mén)檻相對(duì)較低，另外政策上也比較支持。軍用機(jī)器人研發(fā)周期比較長(zhǎng)，外骨骼由此發(fā)展處另一個(gè)方向，即工業(yè)領(lǐng)域，幫助搬運(yùn)工等減輕工作負(fù)擔(dān)。

松下在這方面的覺(jué)悟是比較早的，早在2014年就公開(kāi)了其外骨骼機(jī)器人的項(xiàng)目。松下為了讓普通工人能夠輕松地負(fù)重15公斤的重物到處移動(dòng)，做了一個(gè)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(dòng)力馬達(dá)，可以輕松地幫人負(fù)重15公斤工作。之后，松下在一則視頻里分享了外骨骼的最新進(jìn)展，介紹了三款屬于“外骨骼”的裝備，代號(hào)為 AWN-03、PLN-01、Power Loader，三者基本架構(gòu)相似，功能也相近。當(dāng)外骨骼的傳感器檢測(cè)到使用者彎腰舉起重物時(shí)，電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)裝置為人體的四肢提供外部動(dòng)力，減少人體的負(fù)擔(dān)。

松下外骨骼

在工業(yè)領(lǐng)域，松下有一個(gè)強(qiáng)勁的對(duì)手，那就是前文提到的Ekso Bionics。Ekso Bionics 此前已經(jīng)在醫(yī)療行業(yè)打響了名頭，它們的下肢外骨骼產(chǎn)品讓截癱患者能重新用雙腿走路。不過(guò)，該公司創(chuàng)始人兼 CTO Russ Angold 表示，機(jī)械外骨骼在工業(yè)領(lǐng)域也能闖出自己的一片天空。Ekso Bionics 開(kāi)發(fā)出了一款面向工業(yè)領(lǐng)域的EksoVest ，根據(jù)雷鋒網(wǎng)的報(bào)道，Ekso Bionics 目前正在與福特的工廠進(jìn)行試點(diǎn)項(xiàng)目合作，讓組裝工人在工作時(shí)能穿上這款外骨骼。未來(lái)可能會(huì)推廣到福特在歐洲和拉美的工廠。

不過(guò)，現(xiàn)在要做工業(yè)能用的外骨骼，可能外骨骼會(huì)很大、很重，因?yàn)殡姍C(jī)的功率，電池的續(xù)航還不夠。也正因?yàn)槿绱耍舜挝覀冊(cè)趧?qiáng)東發(fā)布的視頻中可以看到，京東的外骨骼機(jī)器人是有一根線連著的，說(shuō)明其是由氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)的。

當(dāng)然，這是國(guó)內(nèi)首次公開(kāi)的外骨骼機(jī)器人在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，意義還是非常重大的。邁步機(jī)器人聯(lián)合創(chuàng)始人兼CEO陳功向雷鋒網(wǎng)表示，未來(lái)電機(jī)、電池等基礎(chǔ)部件要是有突破的話，工業(yè)外骨骼會(huì)迎來(lái)春天。

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