你真的了解外骨骼嗎?


這篇文章主要針對非醫(yī)療領(lǐng)域的外骨骼產(chǎn)業(yè)。談談行走江湖這幾年對于外骨骼市場的一點感悟,也分享一下自己的想法。
最近和資方,客戶,項目需求方等等探討了很多關(guān)于外骨骼的應用以及未來的發(fā)展方向,可以說感觸頗多。其實回顧從2002年開始,現(xiàn)代的外骨骼產(chǎn)業(yè)一直處于一種不斷的迭代,開辟的過程。但如果深究技術(shù)領(lǐng)域以及市場需求,外骨骼產(chǎn)業(yè)同樣可以用止步不前和迷茫來描述。因為想要解決的問題還是那幾個,產(chǎn)品雖然一直在提升,但還沒有出現(xiàn)哪款設(shè)備有著能夠改變市場格局的能力。其實這樣的發(fā)展也是在預料之中的。因為外骨骼本身就是一個學科,不單單是傳統(tǒng)的產(chǎn)品。需求探索和技術(shù)研究都是需要同時進行的。
飛機,68年;汽車,62年;電話,50年;電視,22年;電腦,14年;因特網(wǎng),7年;Facebook,3年。這些數(shù)字是這幾個代表性的產(chǎn)業(yè)從開始出現(xiàn)到擁有5000萬個用戶的時間。我時常也會思考,對于外骨骼這樣一個全新的人機載體,會用多久發(fā)展起來,會經(jīng)歷怎樣的一個發(fā)展路線。
(下面的討論將比較直接,不針對任何一個公司、產(chǎn)品,只針對市場和技術(shù),僅以此希望能夠反映出真實的情況并且探討一個具有前景的未來。)
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一.現(xiàn)在工業(yè),軍用外骨骼的主流產(chǎn)品有哪些以及市場現(xiàn)狀
現(xiàn)在市場上的工業(yè)外骨骼主要作用只有3個,抬、搬、坐。下圖是這三種設(shè)備在2019年統(tǒng)計的銷售比例及預測。其中可以看到。目前在外骨骼實際應用的市場中,“抬”和“搬”幾乎占據(jù)了絕大多數(shù)的市場,“坐”則僅有很小的一部分。
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當然還有一些握力增強型設(shè)備,大型主動設(shè)備等等,不過暫時沒有上面3類設(shè)備的保有量高。
“抬”-肩部助力外骨骼
首先討論一下“抬”。這個是指針對高工位的肩部助力設(shè)備。 主要的應用在需要長時間重復性抬臂的崗位,能夠在為手臂提供助力的同時有效的降低肩部勞損,特別是對于需要一直抬臂且姿勢較為固定的工作,能夠大幅提升工作效率。這里要強調(diào)一下,這個助力的目的主要是平衡人體手臂的重量和一定的工具重量,人體手臂重量是體重的約9分之一,所以當把這部分重力平衡后,肩部肌肉的勞損已經(jīng)可以獲得較大程度的緩解。

為什么“抬”會占據(jù)如此之多的市場份額呢?在很多人眼里,甚至我們遇到的一些客戶眼中,這是最“沒用”的設(shè)備,但恰恰是這個設(shè)備是最早的證實其有效性的外骨骼產(chǎn)品,且具有客戶集中,群體消費能力強,單筆交易采購量大等特點。所以在工業(yè)外骨骼發(fā)展的前期占據(jù)了主要的市場份額。目前這種設(shè)備的客戶還是集中于汽車產(chǎn)業(yè),其他的還包括飛機制造,農(nóng)業(yè),裝修施工等產(chǎn)業(yè)。在汽車行業(yè)里美國的Toyota可以說是在這個領(lǐng)域的先驅(qū)了。

Toyota從2016年就開始針對肩部外骨骼的實際應用進行評估,直到2018年才逐漸的進入規(guī)模化的使用階段。到目前為止,全美十個工廠針對27個工種已經(jīng)有600+外骨骼在使用,計劃配備的工種總數(shù)到目前止統(tǒng)計到的是200種。2018年開始,由于采用了外骨骼,肩部的勞損案例及經(jīng)濟損失直接降至0。(國內(nèi)這類統(tǒng)計數(shù)據(jù)普遍缺失,這也是國內(nèi)外骨骼應用落地困難的原因之一?;蛘哒f工況分析系統(tǒng)的重要性。)隨著汽車產(chǎn)業(yè)的使用,飛機制造,船舶,建筑,航天等領(lǐng)域也開始了此類外骨骼的應用研究。我們要注意一點,工廠中實際應用的肩部助力設(shè)備全部都是機械式的。主動的非常少,而且還只是處于試點階段。有不少人認為:被動式的只是階段性的方案,主動的是最后的方案,只是需要技術(shù)進步的過程。不過有一個問題不能忽略,“抬”是先有的主動還是先有的被動?所有研究人員,包括我在內(nèi),都是相信主動式設(shè)備的優(yōu)勢的。這類外骨骼的主動版本最早在日本出現(xiàn),遠遠早于被動設(shè)備而且已經(jīng)到了可以實用的階段,它與現(xiàn)在的主動類設(shè)備并無太大的差異(其專利在中國也曾經(jīng)注冊過),被動的是后來才出現(xiàn)的。外骨骼和所有行業(yè)一樣,技術(shù)路線決定不了設(shè)備優(yōu)劣,對需求的認知和滿足才能指導設(shè)備的形態(tài)。終端用戶所需要的是舒適的,輕量化的,簡單的,有效的工具。
目前國內(nèi)外很多行業(yè)都在針對這類設(shè)備進行范圍較大的實驗,有一些工廠也逐漸進入到了實際應用階段。國內(nèi)的企業(yè)在這方面的情況和國外有很大的差異,這也導致了這類設(shè)備在國內(nèi)推廣的困難。這個差異其實并不是外骨骼與廉價勞動力的矛盾,也不是成本的問題。以車企為例,驅(qū)動車企使用外骨骼的原因是人機工學問題,在生產(chǎn)過程中是有一套完整的人機工學標準的,外骨骼出現(xiàn)之前已經(jīng)有很多亟待解決和優(yōu)化的崗位,而外骨骼恰恰提供了全新的解決方案。在國內(nèi),外骨骼在決策層的接受度還是比較高的,但真正的難點卻是在員工的接受度上,這是一個不容忽視的問題。也許有人會問,外骨骼不是幫助人減輕負擔的嗎,為什么還會不接受呢。一個實際的問題,即使在有嚴格要求的崗位上,也有很多人并不愿意戴安全帽,更何況外骨骼。這是其一,其二則是在于目前的主流產(chǎn)品都屬于針對累積性勞損的,而對于累積性勞損的保護很少會在短期內(nèi)體現(xiàn),除非之前有傷。在沒有進行前期培訓及講解的情況下,直接把設(shè)備拿到產(chǎn)線上找?guī)讉€人穿效果必然有限。其三則是心理排斥,在我們隨機接觸的使用者中,強調(diào)一下這里是隨機接觸而不是事先溝通過的志愿試用人員。有將近百分之50%的工人看到第一眼就有強烈的排斥感,以為這是打算進一步對勞動力進行剝削。想要解決以上問題并復制國際上的成功案例,客戶企業(yè)和外骨骼制造商必須要緊密配合,加強培訓和指導并有效執(zhí)行是必經(jīng)之路。
“搬”-腰腹助力外骨骼
這類外骨骼是一種針對需要長時間彎腰或者搬運的崗位的,也是目前品類最多的產(chǎn)品。其應用領(lǐng)域廣泛,用戶基數(shù)大,因此在后期市場發(fā)展中會逐漸超過肩部助力外骨骼的份額。

不難發(fā)現(xiàn)目前銷量高的外骨骼都是機械式的,主動式的相對少些。但隨著原理性問題的解決和新型外骨骼執(zhí)行器的出現(xiàn),在未來主動式腰腹外骨骼會有更好的發(fā)展。在對sEMG表面肌電信號的測試中(當然這種測試方法準確度較低,特別是定量分析時。不過也是目前較為可行的手段),對于搬運而言穿戴機械外骨骼肌電信號平均下降能達到15%-25%左右,對于上身固定前傾崗位也有達到降低60%的情況。而穿戴主動外骨骼在搬運過程中的肌電信號則有大幅的下降,通常在50%甚至更高,因為驅(qū)動器代替了人體肌肉輸出力量。在數(shù)據(jù)上主動式外骨骼具有絕對的優(yōu)勢,但目前的市場份額上卻是劣勢。針對這種情況討論兩個最基本的問題,市場需求和與之對應的產(chǎn)品形態(tài)。
在工廠內(nèi)部,對于過重的搬運物最經(jīng)濟有效的方案還是使用助力手。通過產(chǎn)線的優(yōu)化和改進,這類較重物體的搬運問題是可以解決的?,F(xiàn)在工人參與的崗位也是工人不借助外力下可以完成的,只是繁重與否的問題。因此與肩部外骨骼相同,真正要解決的是人機工學的問題。無論這個外骨骼是主動的還是被動的,著眼點都是降低疲勞,而不是把人變成“超人”。對于這類搬運崗位,這種“超人”設(shè)備現(xiàn)在是存在,他們叫“叉車,平衡器,機器手”。當然在以后的發(fā)展中需要高負重能力的外骨骼是必然趨勢,只是場景不同。而且這種設(shè)備也將是全身式的設(shè)備并非單關(guān)節(jié)。
在外部環(huán)境中,產(chǎn)線用的助力設(shè)備較難安裝,崗位靈活性大,外骨骼的應用空間相對廣泛。不過與工廠內(nèi)相同,需要解決的也是繁重與否的問題。按照這個思路推下去,從技術(shù)參數(shù)出發(fā)主動式外骨骼應該能夠更好的解決問題,但是實際情況卻又恰恰相反。這里就要引入產(chǎn)品形態(tài)的問題。
首先我們?nèi)绾卧u價一款外骨骼產(chǎn)品的優(yōu)劣呢?現(xiàn)有的方式有三種:
1. sEMG測試
這是之前提到過的表面肌電信號測試,通過肌肉的電信號來觀察使用外骨骼和不使用外骨骼的肌肉輸出力量的情況。以此來判斷外骨骼對人體助力的有效性。
2. 新陳代謝測試
通過對人體穿戴外骨骼和不穿戴外骨骼進行耗氧量,心率,能量耗損等新陳代謝相關(guān)指標進行測試來間接反映外骨骼對人體是否造成了負擔。這是一種對負重感,自由度的間接判斷。
3. 問卷調(diào)查
顧名思義,就是通過問卷的形式調(diào)查使用者的感受。
真正影響銷售和落地的是第三條,問卷調(diào)查。1,2條可以說是對于功能性的反映,只要是合格的外骨骼產(chǎn)品都能有效果,不然就沒有任何功能意義了。但第三條卻決定了是否被使用者接受。下圖是CDYS肩部助力外骨骼在德國寶馬總部做的部分測試結(jié)果,以此為例來說明一下。



淺色樹狀是CDYS外骨骼,深色的是歐洲的一款設(shè)備,這是一個對比測試。第1張圖中顯示的是sEMG的結(jié)果,優(yōu)勢還是非常明顯的。第2張圖是新陳代謝的相關(guān)指標,說明不會對人體造成負面影響。而第3張圖則是問卷調(diào)查。調(diào)查的問題是:
1. 使用頻率
2. 系統(tǒng)繁雜性
3. 使用簡易性
4. 使用過程中是否需要技術(shù)支持
5. 各類功能有效集成
6. 與人體的隨動情況
7. 學習效率
8. 笨重程度
9. 使用該設(shè)備的信心
10. 使用前是否要學習很多東西,程度如何
以上十條是終端用戶所關(guān)心問題的一個縮影。其中使用頻率,簡易性,笨重程度和使用信心直接決定了是否能夠落地。
福特和弗吉尼亞大學也曾做過很有代表性的問卷統(tǒng)計,下圖的圓餅圖標示了使用者所關(guān)心的問題。

這里我就不逐一翻譯了,劃重點:散熱性,自由度,合身性,社會心理,重量,儲存方法。
散熱性,自由度,合身性,重量----》舒適性要求
儲存方法---》整體的配套方案,其實還應包括清洗方式
社會心理---》員工們會思考幾個問題:為什么給我用外骨骼,為什么別人不穿?穿上這個是不是代表我身體不好?。。。。(此外外骨骼不能設(shè)計的太張揚,不然是cosplay,奇裝異服感也是影響因素)
外骨骼如果需要落地,參數(shù)僅占一部分。參數(shù)是給決策層看的,而綜合體驗感是給使用者的,使用者的滿意才是落地的基礎(chǔ)?,F(xiàn)在外骨骼的重量,散熱性,助力方式等等這些直接影響到舒適性的問題才是最大的產(chǎn)品難點。使用者不會在乎技術(shù)路線,而是在乎是否用起來舒服,用起來方便,用起來有效。針對不同的崗位,有效性的定義不能一概而論。但舒適性卻是相同的。如果沒有辦法解決上述問題,外骨骼產(chǎn)品則很難真正落地。這也是現(xiàn)在主動式腰腹外骨骼的障礙。被動式雖然沒有辦法提供強勁的動力,但對于很多已有崗位已具有足夠的實用性,且用戶接受度較高,所以才占據(jù)了絕大部分市場份額。
外骨骼產(chǎn)品不能追求單一數(shù)據(jù)亮點或單一的功能亮點,而是應該著重考慮綜合性能。從需求出發(fā),根據(jù)需求整合技術(shù),而不是讓需求迎合技術(shù)。
“坐”--可穿戴座椅
這類設(shè)備我就不熬述了,銷量極低的主要問題還是需求探究而不是產(chǎn)品本身。感興趣的上淘寶搜外骨骼幾百塊能買一個,可以試一下。
軍用外骨骼
外骨骼可以說是起源于軍事,2002伯克利大學Bleex項目的開始標志著外骨骼重新回到了人們的視野中。后來洛克希德馬丁公司也加入了這個行列?,F(xiàn)在全世界各個國家或多或少的都有相應的軍用外骨骼和產(chǎn)品。俄羅斯勇士2機械單兵外骨骼現(xiàn)在已經(jīng)配備了25萬套,美國則集中在主動式膝部單關(guān)節(jié)外骨骼的開發(fā)上(加大拿的技術(shù)由洛馬執(zhí)行)。國內(nèi)也有公司和研究院進入了相應的行列。單兵的外骨骼是一個必然趨勢,市場前景廣闊。
現(xiàn)在單兵外骨骼主要功能是降低行軍負擔,提升負重能力。相應的新聞相信大家也總能看到。負重類的設(shè)備是一個非常明確的需求,但軍用外骨骼的需求也不僅限于此,還需要更多的探索。例如隨著一體化頭盔的集成,頸部及脊椎類的外骨骼也會隨之出現(xiàn)(瑞士已有相關(guān)研究),為了能夠搭載更多裝甲并保證靈活運動的穿戴系統(tǒng)(talos項目,最后由于過于復雜,以失敗告終。不過也積累了研究基礎(chǔ)),重型武器助力,重型工兵外骨骼(類似的設(shè)備現(xiàn)在美國可以租到,10萬美金一年,雖然現(xiàn)在沒有往工兵外骨骼上定義但方向相通)。相信隨著軍方的重視程度提升,該領(lǐng)域會出現(xiàn)更多不同品類的外骨骼。
二. 國內(nèi)外外骨骼市場概況及趨勢

目前為止主體市場集中在歐美,日韓地區(qū)。國內(nèi)作為世界上的制造大國近乎處于藍海狀態(tài)。國際上工業(yè)外骨骼應用較早,產(chǎn)業(yè)正在逐漸形成規(guī)模。主要的客戶群體以B端為主。國內(nèi)則處于市場初期階段,還需要一定的市場教育和積累。由于中國的國情不一樣,工業(yè)外骨骼的發(fā)展周期有可能要長于歐美地區(qū),不過市場基數(shù)的優(yōu)勢還是存在的。因此工業(yè)外骨骼必須要兼顧國際國內(nèi),雙向發(fā)展。國內(nèi)的外骨骼市場可以說是對外骨骼產(chǎn)品的試金石。很多國際上成功設(shè)備出口到國內(nèi)最終都只是大廠拍拍視頻擺擺樣子,而沒有實現(xiàn)規(guī)模性的落地應用。之前我在產(chǎn)品環(huán)節(jié)也討論了這個現(xiàn)象的原因---使用者的接受度較低以及欠缺市場教育。要不斷提升產(chǎn)品綜合性能并控制成本才能滿足終端用戶及市場需求。如果在國內(nèi)成功推動了市場的發(fā)展,從產(chǎn)品層面來說,國際市場上的優(yōu)勢也必然存在。
那么有沒有可能問題根本不在產(chǎn)品本身,而是對于國內(nèi)而言,這種設(shè)備根本就沒有用武之地,巨大的勞動群體,廉價的勞動力,自動化的高速發(fā)展,這么雞肋的東西要他干嘛?
首先說一下自動化和外骨骼之間的矛盾:的確自動化會壓縮外骨骼的市場空間,但它們的目的完全不同。一個是為人服務,一個是為產(chǎn)線服務。只不過外骨骼現(xiàn)在只是出現(xiàn)在了可以用自動化替代的崗位上,但隨著技術(shù)的發(fā)展,自動化和外骨骼會同步發(fā)展,都將獲得更多的應用空間。此外還有一點,以目前人類的技術(shù)水平,在需要判斷力以及經(jīng)驗的體力勞動崗位上,能用自動化完全取代人類的工時僅有25%,而且是在不計成本的前提下。外骨骼在未來也不一定是給人穿的,類人型機器人的開發(fā)將會基于外骨骼的原理性研究而出現(xiàn)全新形態(tài)。

巨大的勞動群體,廉價的勞動力,我們還要外骨骼嗎?工業(yè)外骨骼的最終市場模式應該是toB和toC相結(jié)合的。目前為止我們已經(jīng)接到了大量的B端需求,其中有我們現(xiàn)有產(chǎn)品可以滿足的,也有一些需要研發(fā)的。國內(nèi)已經(jīng)開始了對外骨骼的認知并且各大企業(yè)也都在立項研究。不過國內(nèi)外骨骼的突破口卻不一定像歐美那樣是從大B端開始的。歐美地區(qū)使用外骨骼的大B端是有專門負責外骨骼項目的人員甚至部門的,他們基本對市面上所有的產(chǎn)品如數(shù)家珍。這些人的目的就是探索外骨骼的應用,而且每年的WEARRACON會議這批人都會進行演講來分享工廠的外骨骼使用情況,問題,和潛在需求。因而具有較好的發(fā)展土壤。國內(nèi)則剛剛起步,大B端正在探索如何應用,這個過程中其實也是存在很多難點,需要供應商和企業(yè)達成共識并密切配合。相比之下中國最具生命力的是大量的中小B端。決策速度快,溝通扁平化,流程環(huán)節(jié)直接,這些都是有助于快速推廣的。招工困難,工作繁重,年輕人流失,老齡化等等原因都使得企業(yè)在不斷重視人員的穩(wěn)定性。我們雖然不是第一個在淘寶上銷售外骨骼的公司,但對于一向以B端為主要客戶的我們在今年做了個比較冒險的嘗試,將一款被動式腰腹助力外骨骼新產(chǎn)品以c端價格掛到了淘寶上來進行國內(nèi)市場驗證。就是為了確定國內(nèi)的用戶畫像并嘗試打破國內(nèi)外骨骼發(fā)展僵局。可以說目前的銷量超出了我們的預期,當時做這個決定的時候我的確頂著很大壓力,也懷疑是不是甚至一套都賣不出,因為對于這個市場而言,太早期了。在購買的人群中,B端占60%,個人占30%。有代理意向的10%。而這些B端都是中小B端,一般是自己有工廠,家族企業(yè),店鋪等等。也有很大一部分通過淘寶聯(lián)系到我們形成直接采購的大B端或政府相關(guān)部門。個人占比雖然最少,但是購買意愿則是非常明確的,大部分是體力勞動者,對于C端,外骨骼的價格肯定是偏高的,在不了解使用效果的前提下決策相對猶豫。不過我們也是推出了15天退貨的服務,降低購買壓力。不同客戶對于外骨骼的功能認知,穿戴排斥感,場景定位準確性都出現(xiàn)了各異性。需求是存在的,而且是值得進一步探索的,但同時也反映出來了市場教育的重要性。
國內(nèi)的外骨骼市場存在著一個需要重視的問題----認知誤區(qū)
從2019年開始,外骨骼產(chǎn)業(yè)在逐漸的進入一個大眾認知期,其主要原因要歸功于媒體對外骨骼產(chǎn)品的爭相報道,無論是送外賣,軍用,還是一些物流試點的使用等等,讓大眾逐漸的產(chǎn)生了對外骨骼的一種期待。但同時我們不得不面臨一個問題---認知誤區(qū)。這個問題將有可能對外骨骼的產(chǎn)業(yè)造成非常不利的影響。
各大媒體,營銷號,短視頻等都比較喜歡用類似“妹子秒變大力士”這類宣傳語。宣傳方式都在以科幻片里的理念作為基礎(chǔ)來渲染。只要一提到外骨骼,消費群體就會產(chǎn)生各種聯(lián)想。拉開了實用性和消費者心理預期的差距,最終導致客戶滿意度下降。先不討論妹子能不能搬動,關(guān)鍵是產(chǎn)品功能是否是建立在落地所需的綜合性能的基礎(chǔ)之上。如果不是,就不應以產(chǎn)品的態(tài)度宣傳,應以實驗研究作為基調(diào)。宣傳的目的不單單是博人眼球,更重要的是促進產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
對于產(chǎn)品而言,首先要有明確的產(chǎn)品定位,現(xiàn)有的工業(yè)外骨骼最準確的產(chǎn)品定位是PPE:personal protective equipment,個人防護設(shè)備,無論是何種技術(shù)路線或產(chǎn)品形態(tài)。在市場教育和宣傳過程中應著重向正確的產(chǎn)品定位去引導,不要過度宣傳。對于toB的銷售,工廠買給工人用,而非工人自己決策購買。這種情況下錯誤宣傳的另一個直接負面影響導致部分使用者認為這個設(shè)備的目的是為了讓自己能干更多更累的活,這與外骨骼的防護目的完全背道而馳,娛樂了看官,卻提升了真正使用客戶的排斥心理。錯誤的引導造成的負面情緒在外骨骼的推廣中是確實出現(xiàn)過的。
外骨骼在國內(nèi)的工業(yè)市場確實需要一定的教育和積累。而且對于功能性的認識上要下大功夫。但在軍事領(lǐng)域,外骨骼在未來幾年內(nèi)將迎來增速發(fā)展。近年來相關(guān)的招標需求層出不窮,而且國家也將單兵外骨骼發(fā)展列入計劃,以2025年為一個重要時間節(jié)點。相關(guān)企業(yè)或研究人員可以著重注意一下這個領(lǐng)域的動態(tài)。
三:外骨骼技術(shù)的研究歷程及突破口
首先看一下外骨骼的發(fā)展進程:

外骨骼不是一個新概念,之前提到的Bleex項目是現(xiàn)代的外骨骼商業(yè)化開端,包括后來洛克希德馬丁的項目,它們都與真正實用有很大距離。所謂的技術(shù)限制因素相信所有人都能想到。但僅僅如此嗎?我們基于已有的知識積累去開辟新的領(lǐng)域是好的,但是也是存在問題的。人們總會習慣用現(xiàn)有的東西去套用,生活在自己理解的世界里,對于不理解甚至會產(chǎn)生抵觸,抗拒,技術(shù)發(fā)展更是如此。外骨骼是一個新學科,不是機器人的堆砌。當然如果說類似機甲的重型外骨骼是機器人的再開發(fā)是沒錯的。但是如果助力形式是與人體協(xié)同發(fā)力的話,這則是一個全新的領(lǐng)域。傳統(tǒng)的機器人套用思路如果能夠滿足需求,這個行業(yè)在2010年之前早已蓬勃發(fā)展。
外骨骼的出現(xiàn)過程是主動式再到被動式,未來還會出現(xiàn)半自動并最終回歸主動。(這里說的是與人體協(xié)同發(fā)力的外骨骼)那么為什么先出現(xiàn)的是主動的而不是被動的呢?因為相對簡單,容易入手。先別急著反駁,容我一步步解釋。
外骨骼的控制系統(tǒng)很復雜,具有新型的執(zhí)行器,各類傳感器遍布整個結(jié)構(gòu),需要高效的能源系統(tǒng)以保證強大的算力和做功。無數(shù)的技術(shù)壁壘讓人感覺到高科技滿滿。不過嘗試一下把上一句話的“外骨骼”換成別的詞,是不是基本和機器人相關(guān)的東西都可用這些后綴來描述?換句話說這些技術(shù)壁壘沒有一個是針對外骨骼的,而是通用的。對于做機器人相關(guān)研究的,在這個方向和思路上都可以做外骨骼,這個方向解決的是工程問題,已經(jīng)體系化的工程問題,而不是原理問題。為什么說簡單,如果從造機器人的角度出發(fā)去研究外骨骼,我只要研究好自由度,加上骨架,放個執(zhí)行器,全力研究控制,就完成了。無論過程多曲折,里面又涉及到了多少技術(shù)突破和細節(jié),但也只是工程問題。這種工程問題解決的好的話做其他機器人也ok,這也是為什么好多國外很早就開始做外骨骼的公司也做別的機器人,而外骨骼卻成了噱頭。其中也不少是迫于資方壓力和生存壓力?;谶@種路線下做出來的產(chǎn)品最大的應用點就是醫(yī)療。從軍隊到醫(yī)療,技術(shù)復雜度一步一步縮水,應用領(lǐng)域也不斷縮減,比如各類醫(yī)療外骨骼公司都是用可移動式的助殘外骨骼作為營銷亮點,但撐起銷量的全都是固定式的。這種路線下工業(yè)領(lǐng)域外骨骼更是被壓縮到除了國內(nèi)全世界只剩幾家在做。用這些基礎(chǔ)做機器人毋庸置疑,但做外骨骼研究還是不夠的??偨Y(jié)一下,先出現(xiàn)主動式外骨骼的原因是它是基于傳統(tǒng)機器人思路下的工程問題,有據(jù)可循,人才對口,因而說它相對簡單。
這種研究思路直到2010年以后才開始規(guī)模性的轉(zhuǎn)變。之前有提過外骨骼是一個學科,不單單是解決工程問題。當上升到學科領(lǐng)域時,我們所要解決的就是原理性問題。舉個簡單的例子,當人類發(fā)明飛機時,是先研究的發(fā)動機還是先研究控制系統(tǒng)?沒人會去做這些,首要解決的就是機翼的形狀和整體結(jié)構(gòu),即使沒有理論支撐的前提下也要通過實驗找出可行的方案。人體就像空氣,外骨骼如同機翼??諝馐嵌嘧兊?,復雜的,柔性的,人體也是如此。外骨骼產(chǎn)生的力學環(huán)境如何與人體作用好比機翼和空氣的作用。我們可以用野蠻的方式扇起一陣大風,更有優(yōu)雅的方法達到同樣的效果。首先是要深入了解人體動作的發(fā)力形式。舉個例子,市面上現(xiàn)有的主動式肩部外骨骼和被動式肩部外骨骼,對于現(xiàn)在高工位這樣的崗位,能給人提供的助力上限最多是所需的50%。無論采用何種驅(qū)動方式。原因藏于岡上肌,岡下肌,大圓肌,小圓肌。

這種類似的問題是局部性問題,相對基礎(chǔ)些。更深入一點的就是欠驅(qū)動系統(tǒng)和張拉一體結(jié)構(gòu)在外骨骼中的應用了。如果創(chuàng)造出高效的自適應人機力學界面,就可通過更換基礎(chǔ)骨架上的執(zhí)行器而實現(xiàn)主被動的不同產(chǎn)品形態(tài)。大幅降低重量,復雜度,提升整體效率,簡化控制系統(tǒng)?;A(chǔ)理論所衍生的新型結(jié)構(gòu)以及類人執(zhí)行器是外骨骼技術(shù)向前發(fā)展的突破口。最后是控制系統(tǒng)優(yōu)化。而且到那個時候,控制系統(tǒng)可能已經(jīng)完全不一樣了。

外骨骼是一個需要并且值得從基礎(chǔ)做起深入研究的產(chǎn)業(yè),它從機器人產(chǎn)業(yè)中誕生的,但真正的變革卻在跨學科領(lǐng)域中,最終將創(chuàng)造全新的機器人產(chǎn)業(yè)。
尚可 赤源動力 創(chuàng)始人