京东外骨骼机器人曝光,专为物流工作人员研发

京东外骨骼机器人曝光,专为物流工作人员研发
2017年11月14日 11:50 雷锋网

一个双十一,是一场 1682 亿的数字狂欢,也是阿里一年中最为耀眼的时刻。不过,另一件小事则吸引了雷锋网编辑的注意。那就是刘强东在头条号上发布了一则视频,内容显示京东为物流工作人员研发了一款外骨骼机器人,尽力减少他们的腰椎损伤。物流人员需要频繁的弯腰拿取商品,造成腰椎病的人很多,尤其这段时间是物流高峰时期。

一家企业的成功不只是体现在业绩的好坏,更在于对员工付出了多少关怀。当然,雷锋网(公众号:雷锋网)同时关心的是,这是国内外骨骼在工业应用上的首个应用。

京东员工穿戴外骨骼机器人工作

外骨骼机器人的起源

关于外骨骼机器人,其实大家应该都并不陌生,在好莱坞科幻大片如《明日边缘》中,外骨骼被汤姆·克鲁斯和一众士兵穿上后让其成为超级战士,战斗力直接增强数倍。

《明日边缘》剧照

而在现实中,外骨骼机器人的发展可追溯到 19 世纪,英国著名插画师Robert Seymour在 1830 年所绘的《Walking By Steam》中以蒸汽为动力的行走辅助装置启迪了无数科学工作者对这一概念的探索,也成为了当代动力外骨骼技术的雏形。

1890 年,当时一位叫尼古拉斯·亚根的俄罗斯人发明了一种用压缩空气包为动力的类外骨骼系统。 1917 年,美国发明家则开发了一种以蒸汽为动力的外骨骼。

到 1970 年,通用电气设计的Hardman系统,包含了 30 多个关节,能举起 1500 磅的重量。 20 世纪末期,随着电子技术、传感器技术和控制技术的飞速发展,外骨骼系统取得了历史性突破,美国军火巨头雷神公司通过收购Sarcos开发的XOS外骨骼系统,能帮助穿戴者轻易举起几百磅的物体数百次,这种系统由结构、传感器、执行器、控制器和高压液压系统组成。

除了军用,外骨骼机器人开始在商业上也有了发展。日本筑波大学的机械人专家三阶吉行和他的同事们在 2004 年创建了一个叫做“Cyberdyne”的公司,开始把他们花了十年时间研制的动力外骨骼机器人推向市场。他们研发了一款名为HAL的外骨骼机器人,主要用于医疗领域,帮助残障者行动和伤患复健。除了HAL,以色列的Rewalk、日本的HAL、美国的Ekso如今也是这个领域的佼佼者。

外骨骼机器人HAL

国内外骨骼机器人的发展

相对于以上这几个国家,中国在外骨骼的研究上处于落后阶段,不过发展路径也是从军用到商用。

2013 年,由南京军区总医院博士后工作站研发的首部外骨骼装置正式亮相,被定义为“单兵负重辅助系统”,面向军用领域、专注于压缩负重,并能够快速同步穿戴者的动作。尽管它被认为是目前国内最完善的外骨骼装置,但其功能相对单一,且负重能力以及设计结构仍有待提升。

此外,由中科院常州先进所设计研发的EXOP- 1 外骨骼系统已于 2014 年正式进入调试阶段。本体全部由航空铝打造的它配备了 22 个传感器、 6 个驱动器和 1 个控制器,造价在 30 万元左右。相比于在南京亮相的军用外骨骼系统和国外先进的外骨骼装备,EXOP- 1 虽然同样能够减轻穿戴者的负重,但它的体积相对笨重,难以在短期内投入使用。

左为南京军区外骨骼,右为中科院外骨骼

而在商用市场,国内这两年却呈爆发趋势,先后有大艾、尖叫科技、傅利叶智能已正式对外发布产品。就在两天前,雷锋网参加了迈步机器人的新品发布会,他们发布了面向偏瘫患者的外骨骼机器人BEAR H1。

当然,这些外骨骼机器人企业也都选择了康复领域。主要是康复机器人的发展前景比较乐观。根据第三方咨询机构GrandViewResearch的预测显示,未来 5 年广义康复机器人的年复合增长率约为37%,其中康复机器人年复合增长率为21%,外骨骼机器人年复合增长率为47%,远高于其他类别的医疗机器人的平均增速。

工业外骨骼的发展

可以看出,目前国内外发展比较好的都是康复机器人,一方面是这个领域的技术门槛相对较低,另外政策上也比较支持。军用机器人研发周期比较长,外骨骼由此发展处另一个方向,即工业领域,帮助搬运工等减轻工作负担。

松下在这方面的觉悟是比较早的,早在 2014 年就公开了其外骨骼机器人的项目。松下为了让普通工人能够轻松地负重 15 公斤的重物到处移动,做了一个轻便版的外骨骼支架。在背部、大腿、小腿到脚部的区域里用碳纤维材料支撑,配合着可以由传感器唤醒的动力马达,可以轻松地帮人负重 15 公斤工作。之后,松下在一则视频里分享了外骨骼的最新进展,介绍了三款属于“外骨骼”的装备,代号为 AWN-03、PLN-01、Power Loader,三者基本架构相似,功能也相近。当外骨骼的传感器检测到使用者弯腰举起重物时,电机通过传动装置为人体的四肢提供外部动力,减少人体的负担。

松下外骨骼

在工业领域,松下有一个强劲的对手,那就是前文提到的Ekso Bionics。Ekso Bionics 此前已经在医疗行业打响了名头,它们的下肢外骨骼产品让截瘫患者能重新用双腿走路。不过,该公司创始人兼 CTO Russ Angold 表示,机械外骨骼在工业领域也能闯出自己的一片天空。Ekso Bionics 开发出了一款面向工业领域的EksoVest ,根据雷锋网的报道,Ekso Bionics 目前正在与福特的工厂进行试点项目合作,让组装工人在工作时能穿上这款外骨骼。未来可能会推广到福特在欧洲和拉美的工厂。

不过,现在要做工业能用的外骨骼,可能外骨骼会很大、很重,因为电机的功率,电池的续航还不够。也正因为如此,此次我们在刘强东发布的视频中可以看到,京东的外骨骼机器人是有一根线连着的,说明其是由气动驱动的。

当然,这是国内首次公开的外骨骼机器人在工业领域的应用,意义还是非常重大的。迈步机器人联合创始人兼CEO陈功向雷锋网表示,未来电机、电池等基础部件要是有突破的话,工业外骨骼会迎来春天。

雷锋网原创文章,未经授权禁止转载。

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