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    外骨骼機器人未來走向哪?
    來源:互聯網   發布日期:2022-02-25 14:55:01   瀏覽:14587次  

    導讀:外骨骼機器人領域風頭正勁,機器人大講堂曾報道的幾家賽道頭部企業,都在2021年快速發展。 其中傅利葉智能、程天科技、邁步機器人更在2022年初又宣布獲得融資。 程天科技完成的是達晨財智領投的A+輪融資,傅里葉智能則是由軟銀愿景基金2期領投完成的4億元D輪...

    外骨骼機器人領域風頭正勁,機器人大講堂曾報道的幾家賽道頭部企業,都在2021年快速發展。

    其中傅利葉智能、程天科技、邁步機器人更在2022年初又宣布獲得融資。

    程天科技完成的是達晨財智領投的A+輪融資,傅里葉智能則是由軟銀愿景基金2期領投完成的4億元D輪融資,而邁步機器人則是由威高集團領投的數千萬元獨家戰略投資。

    目前傅里葉智能也是該領域率先完成D輪融資的企業,創下該領域單輪融資額最高的紀錄。

    外骨骼機器人未來走向哪?

    同時,2022年,許多企業也在跨界進入外骨骼機器人領域。

    例如上市企業偉思醫療宣布,在2021年取得了外骨骼機器人3款產品的醫療器械注冊證。

    2022年偉思醫療外骨骼機器人產品將形成新一代康復科標準化的臨床和產品方案,適用于中樞神經系統損傷導致的下肢運動功能障礙患者。

    目前其內部還已成立運動康復事業部,正積極開展上市銷售。

    而科大訊飛則在其2022年年會上公布“訊飛超腦2030計劃”,其中詳細描述了其具有康復訓練功能的外骨骼機器人“已經研發出原型機”這一進展。

    科大訊飛表示,未來約在2023-2025年,將實現自適應運動功能研發的自適應行走外骨骼機器人,幫助行動不便的老年人或殘疾人自主獨立行走。

    無論是創企的大額融資,還是巨頭的跨界研發,都展現出對于這一賽道的看好,背后的原因到底在哪?外骨骼機器人的賽道核心究竟是什么?

    依然存在的難題

    外骨骼機器人在原理上并不復雜,像人體一樣,外骨骼機器人主要由機械骨架、控制中樞、驅動系統三大核心部件構成。

    在創企的PPT中都描繪著外骨骼機器人的美好前景,許多科幻影視作品則變相提供著畫面。

    無論是在《鋼鐵俠》《明日邊緣》等科幻影視作品當中,外骨骼機械甲的人類獲得巨大力量和戰斗力,還是《流浪地球》中救援隊員輕松提起數百公斤重“火石”,這些場面給了許多人信心。

    普通人秒變“超人”的能力一度讓資本和媒體非常熱衷于此。

    外骨骼機器人未來走向哪?

    當下對外骨骼機器人的熱捧與20世紀非常相似,構想非常美好,但外骨骼機器人改變不了運動核心依然是人這一現實。

    這一用戶屬性導致,誰來買單的問題曾一度使外骨骼機器人發展停滯不前。

    如今,全球有4家通過外骨骼機器人上市的公司。

    有國外上市企業對標,加上國內龐大用戶基數,這給了很多資本一定信心。

    得益于近些年計算機技術、傳感技術、材料技術和控制技術等技術的進步,21世紀的外骨骼機器人已經具有傳感、控制、信息、融合、移動計算等眾多功能。

    可以說這逐漸擺脫了19 世紀概念初期,“可穿戴設備”或者“外置動力機械裝置”的單一定義。

    也正是這種多技術融合帶來的更多可能性,為投資創業帶去了新契機。

    相對的,外骨骼應用領域也從主要為軍用領域提供輔助行走和提高承載能力,開始朝著商業化、規;缆钒l展,并延伸出多個應用分支。

    但國內外骨骼機器人依然同樣面臨著爆發的瓶頸問題。

    因為就外骨骼技術體系而言,與20世紀相比如今沒有太多根本性革新。

    一直以來,外骨骼機器人的核心在于以更精簡的結構實現更強大的動能,可以說是一個人類能力放大器。

    但21世紀以來飛速發展的計算機技術、傳感技術、材料技術并沒有對外骨骼產品帶來變革性影響。

    即便加入了能捕捉外界信息的多類型傳感器,提高了功能性,但其根本性的機械、控制、驅動三大問題沒有因此得到解決。

    外骨骼機器人未來走向哪?

    (圖源:青年投資家俱樂部)

    例如在機械系統上,外骨骼的結構樣式沒有太多設計革新。目前動力輸出持續度依然和產品體積以及穿戴面積正相關,不夠小型化、輕量化導致穿戴久了仍然會出現肌肉不適等問題。

    又例如在控制和驅動系統上,各家企業還是需要將電機、控制電腦等多個系統實現分布式集成。如果加上電池組和傳感設備,外骨骼長期系統穩定性以及靈活性很難保證。

    目前整個機器人行業都試圖通過機械原理還原甚至超越人類,但例如實現高的自重比這一條都還遠遠沒能實現。

    類似機械、控制、驅動問題無法很好解決,應用領域因此很難實現大范圍突破,公攤成本高也進一步導致價格居高不下。

    這也阻礙了外骨骼機器人在消費級民用化市場爆發。

    醫療的新機遇

    綜合國外幾家上市企業的經營方向來看,醫療場景或許是當前一個外骨骼機器人最為合理的切入口。

    有固定且較結構化的環境,對成本敏感度不高,在醫院和療養院等場景下,外骨骼機器人的商業價值無疑更容易體現。

    例如2018年國外上市公司Ekso Bionics,其主要產品EksoGT就是在醫療領域大獲成功的典型。

    在公司銷售的幾款外骨骼產品意外在醫療領域大獲成功后,其產品定位和設計就瞄準了如何幫助中風患者康復。

    外骨骼機器人未來走向哪?

    在這種應用領域基礎上,為了滿足這些大B客戶的需求,2019年Ekso Bionics嘗試為外骨骼系統進一步加入傳感器系統,用于收集數據以優化步態。

    銷售額的穩步提升讓Ekso Bionics在醫療路上一發不可收拾,其后續又開發了醫療新產品EksoNR,并定制化加入整套數據分析工具。這些數據工具用于實時監視患者狀態,并進行相應醫療方案修正。

    但就像外媒對此的調侃:與其說EksoNR是外骨骼機器人,不如說是中風復健步態(gait)訓練機械外骨骼(robotic exoskeleton)裝置。

    后續Ekso Bionics的核心也由外骨骼機器人完全轉向了醫療解決方案,但不可否認,在專注醫療并針對醫院和康復中心研發后,Ekso Bionics活得非常滋潤。

    而國內的傅利葉智能同樣走了醫療解決方案這條路線。

    傅利葉智能在外骨骼機器人的基礎上,通過面向康復機構等B端客戶提供智能康復綜合方案,構建起了智能康復診療閉環體系。

    但傅利葉智能的外骨骼機器人基于力反饋技術平臺研發,是以精準力控模擬力學效果從而實現柔順力學控制。

    就技術路線而言,其可以歸為硬件的迭代,持續優化控制系統,可以說主要解決了一部分外骨骼機器人在控制系統上的問題。

    此外,作為中國代表性企業,傅利葉智能還自主研發了多關節機器人運動控制卡、多維力傳感器等核心技術和零部件。

    此舉進一步降低生產成本的同時,還能將標準化程度更高的產品打入更多醫療場所,可謂布局深遠。

    外骨骼機器人未來走向哪?

    當然,在21世紀,傳感器等新技術對外骨骼技術的提升也并非完全無用。

    因為材料、生物學科發展緩慢,日本Cyberdyne公司就開創出了機械結構性能不夠,多傳感器來湊的先河。

    2018年,Cyberdyne就開始在外骨骼系統中大范圍加入傳感器,相對應其提出最為知名的技術是意圖感知。

    意圖感知的實現方式也有多種,目前學術界仍然存在不同路線的嘗試。

    Cyberdyne主要是通過傳感器檢測從患者的大腦發送到患者肌肉的生物電信號,從而與患者的運動(或意圖運動)配對,以增加強度和穩定性。

    而Cyberdyne公司的花費二十多年所研發的外骨骼動力服HAL,也是針對的醫療復健領域,用于幫助下肢殘疾的患者更好行走。

    外骨骼機器人未來走向哪?

    國內企業例如程天科技,也同樣采取的這種加入傳感器的方式提升自主意圖感知力。

    但從第二代悠行外骨骼機器人的資料來看,其采取的是步態判斷+模塊化方式,與神經電生理技術的實現方式有所差異。

    軟件和數據化的未來

    目前,除了在整體機械結構、驅動模式、控制技術、算法、材料等技術模塊持續優化外,軟件也成為外骨骼機器人企業競爭的核心。

    可以說,對機械產品而言,軟件也是核心技術,而且是比硬件更重要的核心技術。

    因為作為以人為核心,從用戶視角出發的產品,未來必然需要不斷優化體驗感。

    除了等待在自動化、機械工程、腦神經、材料等科研領域出現一些能優化外骨骼機器人硬件的先進成果外,強化軟件和服務可以說是一條捷徑。

    例如Bionik公司就在2017年開發出世界上第一款將硬件與亞馬遜Echo平臺結合的智能外骨骼ARKE。

    外骨骼機器人未來走向哪?

    用戶可以對亞馬遜的家庭自動化虛擬助理 Alexa 發出簡單的語音指令,從而控制ARKE設備,幫助用戶實現起身等動作。

    Bionik 公司的外骨骼產品也主要應用于醫療和康復領域。其主要向患有神經障礙的患者提供智能行動設備,讓截肢、癱瘓等患者恢復站立及行走的能力。

    而Ekso Bionics公司則在2019年也推出EksoView軟件。

    這個軟件不僅可以3D視覺展現呈現平衡、步態訓練等動作,還可以借助云端分析工具,處理收集步態對稱性與姿勢回饋信息資料,不斷優化其補償性步態模式。

    國內例如程天科技也在不斷推廣基于AI技術的消費級互聯網外骨骼技術服務平臺,并推出康復即服務(RaaS)”模式。

    這個模式結合程天科技數字康復云平臺,能為用戶提供全周期、全場景、全數字化的康復體驗。

    外骨骼機器人未來走向哪?

    用戶反饋數據往往是軟件開發的重要基礎之一。

    為了獲取更多數據,外骨骼機器人公司很多也橫向擴展到各類醫療設備。

    例如Hocoma AG就從原先的Lokomat這一全自動機器人步態評估訓練系統,深入到了Erigo 臥式踏步訓練系統、Armeo上肢康復機器人等多個醫療康復器械產品種類。

    此外,Hocoma AG公司更是還嘗試了一種模塊化的方式,用于配套外骨骼設備,在運動的過程中記錄脊柱活動度。

    外骨骼機器人未來走向哪?

    這種功能模塊化的方式,也打開了靈活性、易用性和多功能性的新大門。這種更大范圍的產品覆蓋面,更是為不斷改善優化軟件提供了良好的基矗

    無獨有偶,例如松下集團也將原先外骨骼產品功能適當增減并根據用戶群體不同重新集中。

    2019年,松下集團將產品拓展成為三大方向,分別是可減輕腰部負擔、可支持長時間步行以及增加了腕力功能的機器人。

    松下集團目前也在通過贊助等方式不斷推廣,希望實現更廣泛的民用化拓展,以此獲取更多軟件改善的可能性。

    結語與未來

    回過頭來,許多企業都會發現外骨骼機器人并不像機器人具備獨立性,其圍繞的工作核心還是人類。

    因此更安全、更友好是外骨骼機器人的首要目標。

    其次,針對不同場景和客群,選擇更強大、更智能、更輕便、更便宜等不同方向拓展,也成為當下外骨骼機器人的幾個重要路線。

    在自動化程度更高的機器人還沒能成為各環境下標配的過程中,處于過渡階段的當下,外骨骼機器人依然有著很強的場景拓展性。

    外骨骼機器人未來走向哪?

    但無論如何,外骨骼機器人的更遠未來,一定是服務人類。

    那么相較無人工廠、服務機器人概念,也只有圍繞更好服務于人這個核心,外骨骼機器人企業才有未來。

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