負重百斤卻身輕如燕的“鋼鐵俠”正從漫威電影中走到現實街頭。近日一名身穿“戰甲”的餓了麼騎士,背扛3層高、100斤重的外賣如同背筆記電腦,可以輕輕鬆鬆上下樓梯。
而讓外賣騎士擁有“超能力”的是傲鯊智能研發的下肢外骨骼機器人,傲鯊智能創始人徐振華介紹到,外骨骼幾乎可以將整個外部的重量傳導到地面。
外骨骼機器人最早起源於軍事,後被投入到醫療康復領域。隨着人口紅利的消失,工業領域的對人機協同柔性作業的需求在逐步釋放。
典型的場景就是物流搬運、汽車廠整裝。有數據顯示,每年雙11等大促期間,一名倉儲工人一天需要彎腰 3000 次,普遍員工在工作 4小時後效率直線下滑。長期負重操作讓員工常受腰肌勞損、肩周炎等疲勞性損傷的折磨。企業迫切需要幫助員工減負,提高單人效率,從而減少人員使用的成本。
傲鯊智能就是專注工業領域的玩家。成立於2018年的傲鯊智能,鎖定電助力驅動方向,已自主研發了MAPS-U上肢外骨骼機器人、HEMS-L腰部外骨骼機器人、HEMS-L下肢外骨骼機器⼈三款產品,其主要運用在汽車工業、家電製造、空港地服、工廠物流工業領域,目前已和上汽通用、海爾、BGS、順豐DHL等10家企業達成合作。
融資方面,傲鯊智能2019年2月獲得了險峯長青、明勢資本的數百萬人民幣天使輪投資。
工業外骨骼成國內新風口科幻電影給外骨骼裝備增添了幾分未來感,但實際這並非新鮮事物。
傲鯊智能創始人徐振華介紹到,外骨骼機器人最早用於軍事。1960年美國軍方的增強型軍用裝甲就是最早的外骨骼項目。到2011年美國Sarcos公司就出品了較成熟的用於搬運炮彈等重物的外骨骼機器人。
隨後外骨骼機器人進入醫療康復領域,輔助中風、偏癱等患者做行走類康復。一時間入局醫療康復類外骨骼機器人的公司如雨後春筍。代表公司有國外的ReWalk、Ekso,國內的傅利葉智能和大艾機器人等。
在醫療康復機器人興起之際,徐振華先後以CTO和聯合創始人身份加入璟和技創和傅利葉智能,其中璟和技創被行業巨頭錢璟醫療投資併購,傅利葉智能也獲得了IDG資本、前海母基金等一線資本投資。
外骨骼機器人在醫療康復領域確實發揮極大作用,但醫用外骨骼機器人需要二類醫療器械認證,同時相對來説,每個醫院的需求量並不會很大,售價也相對較高,市場推廣有一定的侷限性。
美國Ekso、SuitX就率先探索工業場景,研發了為肩膀負重的上肢外骨骼機器人。在徐振華看來,隨着國內人口紅利的褪去,B端工業場景和一些特殊的民用場景下,外骨骼機器人更是大有可為。“目前粗略估計,中國工業外骨骼是個千億級市場。”
在工業場景下,減員增效是企業核心訴求。而目前的人工智能還不能完完全全替代人,“工業場景不僅需要全自動化機械機器人,也需要人機互融協作的智能設備。”
對於工廠來説,既然人省不掉,想辦法讓單人人效提高,最終減少人員的使用,也是降低成本的一大途徑。
國內京東、蘇寧等巨頭就率先吃螃蟹,嘗試在物流場景中搬運分揀環節,用外骨骼機器人為員工減負,同時增加人效。
根據國金證券的數據顯示,每年618、雙11等大促期間訂單量激增,商品的搬運、分揀、打包等工作耗時耗力。一名倉儲工人一天需要彎腰 3000 次,普遍員工在工作 4 小時後效率直線下滑。
類似的作業場景還有很多,比如在汽車整裝工廠,工人安裝座椅與底盤線束裝配等;機場的行李託運中,工人需要反覆裝卸搬運行李。
實際調研時徐振華也發現,這類需要負重反覆作業的崗位工人往往一兩年需要換一批,不然腰肌勞損、肩周炎等疲勞性損傷會讓員工身體健康不堪重負。而對於企業而言,還會面臨着工傷賠付和保險等一筆不小的支出。
由傲鯊智能提供的數據顯示,美國超過20%的勞動損傷都是發生在肩部和腰背部,企業用於支付肩部和腰背部損失的勞動損傷保險總額超過160億美元;中國工人勞動強度大,勞動損傷人羣年齡已下探到25歲,每年因工傷保險支出超過610億人民幣。
各種潛在的場景需求和巨頭的佈局正加速工業外骨骼的應用,工業外骨骼成為醫療之後的新風口。
除了工業領域外,特殊場景下的民用級產品線也是傲鯊智能的專注點。比如輔助老年人行走、野外的負重徒步等場景下,對提高單人體能也有很大的訴求。
據傲鯊智能創始人徐振華透露,傲鯊智能會和海軍大學通過一些軍民融合項目,把外骨骼機器人逐步轉到工業和民用領域。
讓人身負百斤卻如同背電腦醫療康復型外骨骼是機器控制人,而軍用、工業增強型外骨骼是人控制機器。增強型外骨骼應用場景大,但是設計研發難度更高。
具體來説,使用康復型外骨骼的患者一般是被動式運動,需要由機器來帶動患者運動,外骨關鍵要保證的是安全不摔倒,由於訓練是間歇式,一天訓練時長也就在20-30分鐘,對舒服性沒那麼敏感。
而軍用和工業場景下,外骨骼是輔助作用,是在人自由活動的前提下增強其力量,長期作業下,使用者會對其靈活度和舒服性極為敏感。這對外骨骼機器人的減速系統、電機的功率密度以及軟件算法都會提出更高的要求。
目前從驅動方式來看,外骨骼機器人主要有機械驅動、液壓驅動、氣動驅動、電力驅動。
機械助力的外骨骼特點是非常輕便,一般在2-4公斤,且不依賴電池,但是缺點是比較刻板,沒有一些傳感器的情況下很難知道人的運動意圖,可能會阻礙人正常運動。氣動助力外骨骼由於伺服性(即控制信號電壓強時,電機轉速高;控制信號電壓弱時,電機轉速低)不夠優越,驅動效率不高,目前很少被投入使用。
液壓助力則驅動效率很高,可在很小的體積內做高速運動且很大的力矩輸出。波士頓動力Atlas的後空翻機器人就是典型的例子,在自重很大的情況下完成後空翻動作,可以體現其關節爆發力和運行速度。但其缺點是加壓泵還比較大,機器人需要拖油管。
而電驅動由於是依賴獨立電池,且取材容易,驅動效率也較高,目前工業領域主要以電力驅動為主。
傲鯊智能鎖定電助力方向,從10公斤以下的輕量化外骨骼逐步切入。
目前傲鯊智能有三款產品。一是上肢外骨骼機器人,7公斤自重、助力範圍15公斤以內,主要運用在整車廠的總裝線,員工在安裝車底盤的隔熱板、運動傳動軸、螺栓等零部件時,肩膀可以得到助力。
二是腰部外骨骼機器人,7公斤自重、助力範圍20公斤以內,主要針對車廠等搬運場景。員工的腰部和髖關節可獲得助力。
最近新研發的第三款產品則是落地的下肢外骨骼機器人,15公斤自重、助力範圍50公斤以內。這款下肢外骨骼機器人和餓了麼合作,減緩騎手在老舊的無樓梯小區需要背外賣爬樓的壓力。
目前傲鯊智能所有產品的續航能力都在6-8h,主要應用在家電製造、空港地服、工廠物流等領域。但徐振華提到,傲鯊智能是尋找各個領域不同作業場景下的共性痛點來研製機器人,和行業屬性關係不大,如果按照每個行業的特殊工位來做就過於定製化。
對於外骨骼有自重,助力範圍又有上限的情況下,使用起來會不會性價比不高的疑問,徐振華認為輕量化的外骨骼確實是有代償交換的代價。但對於全身落地型外骨骼而言,則不存在這個問題。
雖然這類外骨骼自重甚至能達15公斤,但其實其整個外部的重量傳導到地面了,並未作用於使用者身上。使用者只是提供一些操作指令和操作的力,使用者身負百斤卻如背了個筆記本電腦。
目前國內工業外骨骼的發展處在早期。據透露,傲鯊智能的產品從研發到規模化使用需要1-1.5年左右。傲鯊智能的工程機進入工廠後有一個試驗期,從小批量再到大批量出貨需要逐步推進。目前傲鯊智能研發的工程機已經進入了上汽通用、海爾、順豐、DHL、中國南方航空等10多家企業進行試驗。
在成本控制上,傲鯊智能核心部件完成自主研發,基本實現國產化。相比於醫療場景,工業場景的大批量需求會讓其售價更低,一般只有醫療康復型外骨骼機器人售價的1/4-1/3。
在徐振華看來,傲鯊智能的核心壁壘是軟件控制算法和對行業的理解,這在後期的落地產品和投入使用的效果中會逐漸體現出來。