“人体外骨骼可穿戴机器人是一类通过精密机械装置协助人体完成动作的装置(同步、加强、模仿),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、人工智能等跨科学知识。受制于高度符合人体动作准确度的实现难度、运动意图判断、能源供给、结构材料(轻型、坚固、有弹药性)、控制策略等影响因素,人体外骨骼助力机器人目前仍处于早期阶段。”——《一种可穿戴机器人的多传感器感知系统研究》
最早的人体外骨骼助力机器人是1966年美国通用电气公司研制的Hardman助力机器人。下图为1978年麻省理工学院研制的外骨骼机器人。
日本CYBERDYNE公司已经面向日本推出了机器人外骨骼套装HAL,并计划进军欧洲市场。CYBERDYNE公司HAL售价约5万美元,也可以采取按月租赁的方式进行使用。主要用于工业负重、康复医疗等领域。
2014年,Wintergreen Research发布康复中心机器人行业报告(包括康复机器人、主动型假肢、机器人外骨骼等),预测美国市场将从目前的9300万美元增长至2020年的18亿美元。以上数据仅针对美国市场,对于有“人口红利”的中国,我们不难推测出将有多大的市场空间。
美国五角大楼认为,未来士兵应当全面实现机械化和自动机器人化,并责成DARPA(美国国防部先进技术研究局)负责,拨款5000万美元从事这一领域内可穿戴机器人项目的研究。美国雷神公司在2007年收购了专业机器人研发企业“Sarcos”进军这一领域,并得到了DARPA1000万美元的研制经费资助。收购后,美国知名投行全部上调了雷神的股票评级。
雷神公司目前设想的军用外骨骼SarcosXOS2主要客户是经常进行繁重体力劳动的后勤部队,比如为军机加挂弹药(通常一枚格斗弹药需要三人合力安装),搬运沉重的军事装备等。
在《钢铁侠2》中饰演SHIELD特工的克拉克·格雷格看着SarcosXOS2军用外骨骼套装
SarcosXOS2军用外骨骼测试者正拉起200磅的负重
SarcosXOS2军用外骨骼测试者单手提起一枚155毫米榴弹药炮弹药
通过美国近期发布的机器人外骨骼系统招标书,可以看到目前制约行业发展的几个难点:
以上几个难点严重制约了该产业的发展。目前的能源动力均为电池驱动,其中电池行业的发展大家有目共睹,现在的电动车采用的电池技术仍然是上世纪70年代的成果,短期内也没有任何技术突破的可能,只能通过结构材料的减重、传感器的微小化、低功耗化来解决。
龙生股份即将开展的超材料智能结构及装备项目,恰恰解决了结构材料和控制传动的问题。超材料具有轻型、高强度的特点,并且可以将传感器与结构共形,达到传感器最小化、无形化的效果。可以预见,其项目成熟时,或将改变整个人体可穿戴外骨骼机器人产业。
超材料可穿戴智能结构可提升人体动作机能,具有超越传统材料的机械性能和耐候性
超材料可穿戴智能结构可增强环境感知能力
编辑：张海云
