外骨骼机器人助力残奥会,元宇宙里人人都可成为“钢铁侠”!

2022-03-16 13:45:15    来源 : 清博智能

3月13日晚,北京2022年冬残奥会闭幕式在“鸟巢”盛大举行。至此,分别于2月4日-2月20日、3月4日-3月13日接连举办的第24届冬季奥林匹克运动会、第13届冬季残疾人奥林匹克运动会全部收官。

相信不少观众会对本届残奥会的科技感记忆犹新。譬如场馆中的咖啡机器人、户外安防巡检机器人,以及智能科技消毒机器人和配送机器人,譬如协助运动员的AI外骨骼机器人。

3月2号下午,北京2022年冬残奥会火种汇集暨火炬传递起跑仪式在北京天坛祈年殿举行。负责点燃火种台的9位代表走到台上,其中一位,是穿戴着AI外骨骼机器人设备的高位截瘫患者邵海朋。

3月4日上午,在冬残奥会火炬传递过程中,身着下肢助力外骨骼机器人的火炬手杨淑亭、身着上肢助力外骨骼机器人的火炬手彭园园等穿着“钢铁战衣”的肢体残障火炬手们成功完成火炬传递接力,让人们充分体会到了“科技温暖人心”的人文精神。

外骨骼机器人作为肢体残障人士的新“肢体”,让残障人士重新获得自由行走、抓握等能力,为他们能像健全人一样正常生活带来了希望。

01 常人也可变身钢铁侠

外骨骼机器人是融合传感、控制、信息、融合、移动计算等技术,将人体感觉、运动等器官与机器的智能处理中心、控制执行系统相结合,用于改善人体物理机能或用于医疗康复的智能机械结构,主要由机械骨架、控制中枢、驱动系统三大核心部件构成。

该科研项目不仅能够给患者带来希望,还可以提升人类的个人潜能,让人类的工作效率大大提升。几年前,京东物流专门为一线员工特别开发了一套外骨骼机器人,这种机器人应用了压力传感器、陀螺仪、无线传导等先进技术和仪器,帮助工人减轻负重,减少身体损伤,并大幅度提升工作效率。即使是力量较小的员工也可以轻松搬运一箱25公斤以上的饮用水,甚至最高可以助力员工从容搬运50公斤的货物。

由此可以想象,或许在不久的将来,通过外骨骼机器人的使用,人类真的会出现大力士,能够轻松举动很重的物体,让人类的力量跨越好几个等级。甚至一些科幻作品中普通人轻松拦下汽车等惊人场景,也许也能够实现。

02 残肢也能重获新生

至于残奥会上的AI外骨骼机器人,可以实时判断用户的运动意图,根据地面特征和周边地形环境变化,提供匹配其自身能力的运动助力,帮助用户激活肌肉力量和掌控步态姿势,实现优雅自然的快速行走运动。

譬如邵海朋所穿戴的下肢助力外骨骼机器人名为“大艾机器人”,能感知到人行走快慢等主观意愿,实现机器人辅助与人体行为,包括上下楼梯、上下坡等复杂动作的自适应;还可以增强肌肉的剩余力量,激活患者的潜力,从而使他们的身体变得越来越好。

从此下肢行动不便的患者不再是每天躺在床上或坐在轮椅上,活动的空间也大了起来。

而彭园园所使用的上肢助力外骨骼机器人,不仅可以向周边挥舞致意,还可以与左手臂流畅自如交替抓握火炬,可谓“随心而动”。

在这项技术的研制中,研究人员们突破了人机神经接口技术,创新研制了贴合皮肤的多模态信息采集系统,准确解析受试者意念,实现了残肢与该外骨骼机器人间的自然操控;也突破了残肢功能再造技术,实现了外骨骼拟人化设计,确保手臂具备精细操作、负重操作能力。

根据清博舆情数据显示,在火炬传递期间,外骨骼机器人以4678条的信息总量在残奥会相关信息中成为了热门主题词之一,由此可见这项技术已引起了网友们的广泛关注。

数据来源:清博舆情 时间:2022.3.2-2022.3.8

同时,在对外骨骼机器人相关信息的情绪分布进行统计时,也可以发现84.53%表示了赞扬,14.12%表示了喜悦,广大网友对于这一项技术基本上都是持有积极态度。

数据来源:清博舆情 时间:2022.3.2-2022.3.8

总的来说,外骨骼机器人的出现引起了大众的期待。在其相关信息的评论区中经常会看到网友希望此项技术早日实现大规模民用,帮助更多残疾人使用的美好愿景。

03 外骨骼产品现状

作为机器人领域的一个分支,外骨骼机器人的研究从1960年开始从未间断。

1960年,最早的外骨骼项目出现,作用于军方的增强型军用装甲。同期康奈尔大学的研究者也开始研究人体增强的概念,后续外骨骼机器人很快就开始研发。

1970年,通用电气设计的Hardman系统,包含了30多个关节,能举起六百多公斤的重量,展示出了外骨骼技术的庞大可能性。此后,外骨骼机器人从最初的军用领域,开始在医疗、工业、物流等领域零星有所应用。只是由于当时技术的不成熟,外骨骼产品功能并不完备,且价格极其昂贵,难以推广。

国内这一赛道虽然起步较晚,但却发力甚猛。尤其是康复外骨骼机器人赛道,已经涌现了众多研创企业,包括大艾、傅利叶智能、迈步、睿瀚医疗、尖叫科技、瑾和等,均是近些年来这一领域的明星企业。其产品通过不断的更新迭代,无论是功能还是操作性都有了大幅度的提高。

而目前,外骨骼机器人技术已经趋于完善。以大艾机器人团队为例,其研创出的产品已被广泛应用于偏瘫康复、截瘫康复、脑瘫康复、儿童康复、居家康复、社区康复等多项医疗场景,为多位患者带来了康复曙光,找回逝去的梦想。

在工业物流方面,为京东、德邦、施耐德等多家工业物流公司提供物流外骨骼机器人的铁甲钢拳科技团队,已研发出电驱腰部外骨骼、气动腰部外骨骼、膝盖外骨骼、座椅外骨骼、负重外骨骼等多项产品,并被广泛应用于流通搬运、工厂流水线、送货上门等多项应用场景,未来将会继续深入做工业、建筑场景应用的外骨骼机器人。

就目前来看,外骨骼机器人在工业市场和工业机器人等成熟产品都存在竞争,其最有可能的市场依然在医疗领域。

第一市场是不可逆损伤市场,主要针对的是肌肉、骨骼、神经、软组织损伤和老化造成行动不便的人群,并且让身体有残疾的人能够重新站起来也是意义非凡。

第二市场是可逆康复市场,主要针对于因为手术原因卧床治疗造成的临时肌肉萎缩、智能康复人群,每年约2500万的循环人群和机构合作建立渠道。

但在未来,外骨骼机器人的主要市场一定还是消费级市场,例如针对户外行走、徒步、爬山、攀登等轻应用,生产适用于膝盖、大腿、鞋子、手臂等单个部件形式的产品,发展空间十分巨大。

不过外骨骼机器人产品对于个人而言,售价依然昂贵,花费大多在数十万元左右,且无法医疗保险。希望在不久将来,随着材料等问题的攻克,外骨骼机器人最终能够使价格不断下降,最终实现数万元甚至数千元的量级,这时候市场无疑将迎来一个巨大突破。而如果能把外骨骼机器人卖成普遍性的服装,或许人类探索未知的宇宙,也就不再是遥不可及的梦想。

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