外骨骼：穿着CFRP的机器人

几年前还只是科幻小说中描绘的“机器人”——如今我们称之为外骨骼，或更专业的术语为外骨骼系统。如今，德国仿生公司在其旗舰产品“Cray X”系列中，以碳纤维复合材料（CFRP）替代铝材，成功地在共同开发的主支撑结构上实现了超过一半的减重。

那么，何为外骨骼？这是一种由小型伺服电机驱动的机器人技术，旨在支持并增强穿戴者的运动能力。在医疗技术领域，外骨骼已经得到了广泛应用，如矫形器和人造关节等形式的人造肢体。而在工业领域，尽管稍显新颖，但其应用场景却日渐广泛，特别是在需要长期搬运重物的环境中，如物流和仓储行业。自上一个十年开始以来，这一市场一直在稳步增长，并持续开发新的应用领域，包括行动不便的人群的康复和生活辅助。

在设计和应用外骨骼的过程中，一个重要因素就是其本身的重量。为了避免给穿戴者带来额外的负担，外骨骼的轻量化至关重要。正是在这一点上，碳纤维复合材料（CFRP）展现出了其独特的优势。

在一代的智能外骨骼机器人中，CFRP发挥了主要作用，提供了强大的支撑。SGL项目的负责人Jochen Schutzbach表示：“直到最近，该部件仍由铝制成。我们的目标是在减轻重量的同时增加刚度。”令人欣喜的是，这两个目标都已经实现。使用CFRP制造的主支撑结构比铝制结构轻50%以上，而且刚性也有了显著提高。

这个联合项目从2019年6月开始，借助数字双胞胎技术——一个虚拟原型——进行了计算。在所有变量都达到预期效果后，团队制造了一个真实的原型，其性能与预期非常接近。经过一系列的完善和优化负载测试后，最终开发出了成品零件的概念，并在梅廷根工厂进行生产。

这一革新不仅为穿戴者带来了更轻盈、更舒适的体验，而且也为工业领域和医疗领域的外骨骼应用开辟了新的可能性。可以预见，随着技术的不断进步和应用的不断拓展，外骨骼将在未来发挥更大的作用，为人们的生活和工作带来更多的便利和可能性。