來源 | 虎嗅Pro會員(公眾號ID:huxiupro)
作者 | 劉國輝
一位在京東做了幾年的快遞小哥,由於長時間搬運重物,腰部受到了不可逆的損害,這輩子再也不能做重活,只能回老家開了個雜貨店。
這樣的例子不僅發生在物流快遞行業,凡需要付出重體力勞作的工種,如建築、救援等,都會給從業者造成極大的肌體磨損。而在這些行業,已經有公司開始試水用技術解決困境、用技術來給人助力。
同樣,技術的應用不僅在工業領域,在康復醫療領域,技術也一直致力於在養老場景中發揮作用,期待可以解決衰老與疾病帶來的困境。
在漫威世界裏,綠巨人浩克可以舉起一座山脈,鋼鐵俠穿上盔甲後也是力大無窮,這都寄託了人類通過技術來實現更強大的身體力量的嚮往。
我們可以看到,自技術誕生開始,人類一直在致力於通過技術來增強人本身的能力,衍生出了人體增強技術,通過藥物、器械等手段,讓人的體能、智能、技能等超出正常範圍,讓人具備更大的能力。常見的人體增強技術除了腦機接口,還有視網膜植入、人工耳蝸、生物芯片、神經藥物等,以及今天我們要和大家聊聊的外骨骼機器人技術。
外骨骼機器人技術
外骨骼機器人技術是融合傳感、控制、信息、融合、移動計算,為作為操作者的人提供一種可穿戴的機械機構的綜合技術,也可以簡單理解為將可以增強人力量的設備穿戴在人的身上,像人體外的骨頭一樣提供力量。外骨骼技術在上世紀60年代就開始出現,一直在軍事領域應用,以強化士兵的負重能力、戰鬥能力。此後在工業、醫療等領域開始了民用進程。
今天,我們主要關注外骨骼機器人技術的兩個應用方向:
康復機器人與助力機器人。
康復機器人:會感知、能交互的醫療輔具
以前看過一個新聞,一位老先生因腦出血之類的疾病,形成了後遺症,導致腿腳行動不便,在老伴的陪伴下,每天堅持走公園石子路,在按摩作用下,雙腿竟然恢復了靈活度。
這個過程就是康復。神康復醫學作為醫學的分支之一,我們在醫院見過的各種手術屬於臨牀醫學,而康復是臨牀醫學之後的環節。顯然,康復醫學主要針對老年人、殘疾人以及重大疾病患者,如骨關節、心肺、經、聽力視力、兒童疾病、婦女產後、失能失智等方面,幫助這些人恢復受損的機能。
目前我國醫學的一大特點是注重臨牀醫學,康復醫學發展較為滯後。專業技術人才方面存在較大缺口,這一現狀給了康復機器人發展的機會。在這個市場背景下,有不少康復機器人領域的企業獲得融資。
(部分獲得融資的康復機器人企業)
雖然説是康復機器人,但其實機器人不一定就是人形外形的,它本質上是醫療器械、康復輔具,輔助患者通過訓練進行康復,或者患者出院後當做輔具或訓練設備提高生活質量。
與傳統的醫療輔具不同,康復機器人加入了感知與算法,是更加智能化的醫療設備。康復機器人主要由控制系統、執行系統、傳感系統、電源系統和結構本體組成。這其中,核心零部件主要是控制系統的控制器、執行系統中的執行器及傳感系統中的傳感器等。此外,康復機器人也可以融入人體生物信號,如肌電信號、腦電信號等。有了患者的數據之後,就是機器的反饋與人機交互。康復機器人的核心在於人機交互。
那麼有了康復機器人是不是意味着我們不需要康復治療師了呢?並非如此。康復機器人不是代替康復治療師,而是做治療師的助手。
從現在的智能化程度來看,治療師的專業知識還是必須的。而康復機器人可以作為治療師的助手,來實施相應的處方內容,簡單重複性的訓練,比如幫助患者抬腿、抬手臂等,不用治療師親力親為。這樣治療師可以兼顧到更多的患者。
助力機器人:外骨骼如何幫人負重?
而在軍事領域,助力外骨骼機器人的軍用進程已經持續了很多年,到現在各國都還在致力於開發力量更大、更輕便、作業時間更長的外骨骼產品。
擅長造戰鬥機的洛克希德馬丁為美軍研發了最高可負重90kg的外骨骼系統ONYX,雷神公司也推出了外骨骼系統XOS2,可用於幫助士兵為戰機掛彈;中國兵器工業集團公司也研製出了穿戴式外骨骼助力機器人,採用電機驅動的形式,提供30kg的助力,主要用於提高戰士的負重能力。
不過無論是國內還是國外,外骨骼機器人都還沒到大規模應用的階段,技術與產品都還在磨合、迭代過程中。總體來看,行業裏獲投項目還很少,即使是獲得融資的公司,也都還在產品研發改進並交付客户試用的階段,還沒有實現大規模商用。
其實助力機器人無論是外形,還是基本構造,都和康復外骨骼機器人非常像,有控制系統、執行系統、傳感系統、動力系統(包括電源、氣動等)和結構本體等。其核心是傳感系統與動力系統,傳感系統去感知人要做的動作以及需要的力量,動力系統則提供助力。
通過電機或者氣動肌肉,機器可以產生力,而這力是怎麼傳導給人、幫人搬東西呢?
鐵甲鋼拳科技創始人王潮對虎嗅Pro表示,傳導的過程好比把人綁在挖掘機的機械臂上,機械臂動起來的時候,人也跟着動。電機的功率使得機械產生上下反覆運動的力量,帶動着人的肢體動起來,給人以助力。
能夠提供力量只是一方面,助力機器人還有一個重要的任務,即感知。用户什麼時候需要助力,需要多大的力,機器人要感應到,計算出結果,再做出反應。感應這塊主要是靠傳感器,以及反饋算法。
成熟產品很少,更多還在試用期
為什麼康復機器人還不是很普及?
目前國內創業公司的康復機器人雖然獲得初步應用,但還沒有廣泛地進入康復機構。即使是帶有黑科技標籤的外骨骼機器人進入到康復機構,還不意味着會被採購。從試用到購買,還是有一定距離的。
從功能上來説,目前主要就是協助康復治療師做重複性的訓練活動,還不夠全面。而另外一個阻擋康復機器人大量普及的重要因素就是價格。據相關人員介紹,進口一台康復機器人的採購成本大概在200-300萬,對於康復機構的回報週期超過5年,這導致康復機器人無法走進普通醫院和家庭。
所以對於康復機器人企業來説,一方面要改進提升產品的性能,把智能化水平提升,讓機器人能做更多的事;另一方面要努力實現核心零部件的國產化、自主化,把傳感器等核心器件的價格降下來,並實現量產,這樣終端價格才有可能降下來,讓更多醫院、康復中心甚至家庭能夠接受。功能的加強和價格的優化,二者缺一不可。
有價值,為什麼助力機器人還沒有大規模應用?
同樣,現在助力機器人也還在很早期的階段,遠未到大規模商用的階段。且行業內公司數量不多,規模普遍不大,沒有巨頭進入。行業裏的公司大多處在將產品交給客户去試用的階段。還沒到可以接到大量訂單的程度。
從整個行業來看,做事的公司目前都還更像是項目制的公司,要去到客户現場,根據客户的作業環境、實際需求去試用產品、優化改進產品,而不像是產品公司,直接向客户銷售標準化的成品。這也表明行業還在很初級的階段。
就當下的使用體驗來説,助力機器人還沒有足夠好,一些體力勞動者不太能接受。首先就是,外骨骼設備穿戴在身上,等於説是往人身上貼了個東西,長度會有半米左右,會給人以束縛感、笨重感,人會覺得不舒服;一些用户覺得穿上外骨骼幹活比較麻煩,不願意穿;還有一些用户會覺得熱,影響勞動,特別是在夏天户外的環境下,會不舒服;電池續航能力有限,不能長時間工作,而如果用電線與電源連接,又會非常笨重;有些產品的適用性不太好,人機關節不好對齊,影響使用效果。這些都會影響用户使用助力機器人的積極性。
總結來説,助力機器人這種產品有價值,能讓體力勞動者在搬運中更省力,企業客户也有望通過這種設備來提高效率。但目前場景還非常有限,需要去更多的場景去提升解決問題的能力,並解決量產問題,降低價格,實現產品性能的穩定,從而提升客户的採購意願;在應用體驗上,也還有很多細節需要去完善,讓用户真正幹活省力還穿着舒服。