我们活捉20家外骨骼机器人公司,人类离钢铁侠不远了

人工智能 2024-12-09 13:04www.robotxin.com人工智能专业

谈及机器人研究的佼佼者,哈佛大学的贡献无疑独树一帜。从轻如蝉翼的微型机器人RoboBee,到依靠体内化学反应自主驱动的软体章鱼机器人,无不体现出哈佛在机器人领域的奇思妙想。他们的创造力总能让你对机器人的未来充满期待。

就在上个月,哈佛再度推出了一款引人注目的产品——Warrior Web(勇士机器软甲)。这款产品是美国国防部先进研究项目局(DARPA)早期资助的成果之一。它轻便且能为穿戴者提供下肢肌肉平行助力,从而增强运动能力,降低在崎岖地形行军的疲劳,提高行军速度。这种能够增强人类能力的机器人,在学术界被称为外骨骼机器人。

外骨骼机器人的研究始于1960年,持续至今。这种技术不仅让我们感受到像大力水手、钢铁侠般的超能力,更为残疾甚至瘫痪的人带来了重新站立行走的希望。据统计,2018年机器人市场规模已达惊人的1031亿美元,而外骨骼机器人无疑是这一市场中的明星领域。

全球的外骨骼机器人研究呈现出多样化的态势,由于概念性的定义,外骨骼机器人产品的形态各异,市场上也出现了不少各具特色的产品。尽管当前外骨骼机器人市场分为增强型和康复型两大阵营,但市场表现并不十分火热。那么,是什么限制了外骨骼机器人市场的发展呢?市场参与者又该如何拓展市场呢?这是一个值得深入探讨的话题。半个多世纪的挑战:意图获取与外骨骼机器人的探索

外骨骼,原本指的是为生物提供保护和支持的坚硬外部结构,如硬壳昆虫和甲壳类动物所拥有的。当我们将这一概念与机器人技术相结合时,我们得到的不仅仅是生物的保护层,而是一个能自主移动的科技产物——外骨骼机器人。

外骨骼机器人,也称为可穿戴机器人,融合了传感、控制、信息、融合、移动计算等多项技术。它的研发涉及拟人化机械结构设计、驱动系统选择、能源问题及控制系统原理等关键技术。其中,最具有挑战性的部分是如何获取人体的意图。与外骨骼机器人相似的水下机器人不同,服务机器人和教育机器人等并不需要直接与人体接触。而外骨骼机器人则需要通过传感器收集人体意图,然后进行机械反馈。如何准确捕捉并解读这些意图,一直是外骨骼机器人研发的难题。但随着人工智能技术的飞速发展,这一难题似乎看到了解决的曙光。

最初的军事应用催生了对水下机器人的研究,同样地,外骨骼机器人的研究也始于军事领域。想象一下,如果我们的军队能够穿上这样的外骨骼装备,其力量与防护能力都将大大提升。正因如此,半个多世纪的研究和尝试,都是为了攻克那个困扰我们的难题——意图获取。随着科技的进步,我们有理由相信,外骨骼机器人的未来将更加广阔和辉煌。早在上世纪六十年代,美国与外骨骼机器人的研究便已结缘,而康奈尔大学也紧随其后开始了相关研究。时间流转至今,半个多世纪的研究历程已经奠定了这一领域的坚实基础。在这一早期探索中,知名学府如MIT、加州伯克利分校以及密西根大学等也相继涉足,共同推动了外骨骼机器人的技术进步。除了引领世界的美国,日本在这一领域的研究同样处于前沿地位,其在研究成果和专利上的积累尤为突出。尤其是在动力系统方面,不仅电力驱动、液压驱动等方案已经面世,气动方案也已经出现。这三种方案各有千秋,电力驱动提供强劲动力但负重较大,液压驱动和气动的机器人则展现出轻盈的身姿。

中国的外骨骼机器人研究则更多地聚焦于学术研究,中科院、电子科技大学以及北航等顶尖学府都在为此付出努力。除了纯粹的学术研究,部分院校也开始探索产学研一体化的模式,如北航的大艾机器人以及东南大学与科远股份的合作等。这样的合作模式无疑有助于推动外骨骼机器人在实际应用中的发展。

市场方面,外骨骼机器人的应用呈现多元化趋势。两大主要阵营分别聚焦在增强型和康复型产品上。增强型产品主要应用于军事和工业领域,为其提供强大的支持。而康复型产品则把目光投在了医疗领域,为行动不便者带去希望,助力他们重新获得行走能力。这一领域已经吸引了众多国内外企业的目光,松下、Festo等大公司已经涉足其中,而美国、加拿大以及中国等地也涌现出不少创业公司,纷纷推出自家的外骨骼机器人产品。

探索前沿科技:增强型外骨骼机器人公司的崛起

在科技不断进步的今天,增强型外骨骼机器人领域正受到越来越多的关注。其中,美国的Sarcos Robotic公司和日本的Tmsuk公司表现尤为突出。

日本的Tmsuk公司,一家在2000年成立的领军企业,于2004年推出了被誉为“超级救援机器人”的T52Enryu液压驱动机器人。这款机器人重达5吨,身高3米,其在长冈技术科学大学的测试中,成功举起了一辆汽车,展示了惊人的力量。对于地震频发的日本来说,这款机器人在救援和现场清理工作中发挥了巨大的作用。

而在外骨骼机器人领域,美国的Sarcos Robotic公司同样动作频频。自2002年开始,该公司转战商业机器人领域,并相继推出了多款外骨骼产品,包括Guardian XOS系列和S系列等。这些产品涉足军工、航空、航海以及安全等多个领域,展现了广泛的应用前景。Sarcos的外骨骼机器人具备三大独特之处:通过操作者的反应和直觉来控制,利用传感反馈使操作者能够看见、听见或感觉到机器人的感官,并且可携带电源支持数小时的紧急自主操作。

这两家公司在增强型外骨骼机器人领域都取得了显著的进展,为未来的救援、军事和安全等领域提供了无限的可能性。随着技术的不断进步和市场的需求增长,我们有理由相信这一领域将会有更大的突破和更多的创新。▲外骨骼机器人HULC的崛起

全球国防巨头Lockheed Martin与Berkeley Bionics强强联手,打造出外骨骼机器人HULC,这款设备正在引领新时代的军事技术革新。HULC的体积出乎意料的轻巧,可以轻松放入拉杆箱中,而其穿戴过程也极为便捷。只需将脚踏上托盘,固定好大腿、腰部和肩部的系带,HULC便通过传感器洞察你的意图,液压组建随之而动,完美同步你的每一个动作。

三大康复巨头的国际领航

在康复型外骨骼机器人领域,有三家企业尤为引人注目:以色列的Rewalk、日本的Cyberdyne以及美国的Ekso。这些企业推出的外骨骼机器人产品,正为那些因瘫痪、中风、衰老导致行动不便的人们带来福音。这些机器人与传统的大型医疗康复设备不同,它们注重的是可穿戴性与活动的自由度。

其中,成立于2001年的以色列Rewalk公司,已经推出了两款备受瞩目的产品:Rewalk Personal和Rewalk Rehabilitation。前者旨在满足人们在家庭、工作等日常环境中的使用需求,后者则专为临床环境设计,以物理治疗的手段帮助患者恢复行动能力。日本的Cyberdyne和美国Ekso也在这一领域取得了显著进展,为这一领域的未来发展注入了新的活力。▲Cyberdyne创始人山海嘉之与外骨骼机器人HAL的传奇

2004年,日本筑波大学教授山海嘉之在日本的资助下创立了Cyberdyne公司。第二年,在备受瞩目的爱知世博会上,该公司推出了旗舰产品HAL(Hybrid Assistive Limb,即混合辅助假肢)。这一发布,使山海嘉之及其团队成为了日本最知名的机器人公司。HAL这款机器人重达23公斤,由充电电池驱动,续航时间近2小时40分钟。其独特之处在于,能够捕捉大脑发出的神经信号,并通过运动神经元进行解读。更令人惊叹的是,HAL可以探测到皮肤表面极其微弱的信号,然后通过动力装置精准控制肌肉和骨骼的运动。在HAL的辅助下,佩戴者不仅能够进行日常活动,还能完成站立、步行、攀爬、抓握、举重物等高难度动作,仿佛拥有超能力。

追溯至20世纪末,UC Berkeley也开始涉足外骨骼机器人的研究领域。他们研发出了一种通过控制杆操作的电力增力型外骨骼机械手,为这一领域的发展注入了新的活力。几年后,作为UC Berkeley机器人和人体工程学实验室研究分支的Berkeley Bionics应运而生。该公司在2009年与Lockheed Martin合作,共同利用HULC技术开发出智能仿生外骨骼“eLEGS”。这一创新技术为残障人士带来了恢复站立和行走功能的希望,无疑是人类科技与工程的一大壮举。

山海嘉之及其团队通过不懈的努力和创新,将Cyberdyne打造成为日本机器人领域的佼佼者。他们的成就不仅展示了科技的力量,更展现了人类对于克服身体障碍、追求生活质量的无限可能性的探索精神。▲Ekso公司的康复型外骨骼机器人Ekso GT

两年后,公司更名为Ekso Bionics,成为康复型外骨骼机器人领域的三大巨头之一。随着公司名字的更改,其明星产品eLEGS也更名为Ekso GT。这款设备在2016年获得了FDA的认证,成为首个获得该认证的中风及偏瘫患者的外骨骼设备。价格高达10万美元的Ekso GT,拥有FirstStep、ActiveStep和ProStep三种行走模式,目前已在全球179个康复中心得到应用。去年,该公司还推出了Smart Assist和Ekso Pulse两款辅助软件,前者为医生和理疗师提供最新的治疗方案,后者则在线衡量病人的康复进展。

国内的外骨骼机器人领域研究起步于本世纪初。我国的一些上市公司和初创企业也在进行相关研究,并成功推出几款针对下肢恢复功能的外骨骼机器人。尽管目前还没有公司获得CFDA的认证,商业进展也处于初步阶段,但随着技术的不断进步和市场的逐步成熟,国内的外骨骼机器人产业有望在未来取得更大的突破。随着国内外众多企业的共同努力和探索,相信康复型外骨骼机器人的应用和发展将会为更多的患者带来福音。近日,傅立叶智能公司宣布完成了高达3000万的A轮融资。这家以著名数学家命名、专注于智能外骨骼机器人的创新型企业,早在2015年就已成立。目前,傅立叶智能已经成功推出了两款引人注目的产品:上肢力反馈运动控制系统Fourier M2和下肢外骨骼机器人Fourier X1。傅立叶智能的外骨骼机器人技术无疑为医疗康复领域注入了新的活力。

与此另一家名为大艾机器人的北京外骨骼机器人公司也在春节前传出了融资消息。这家公司可谓是外骨骼机器人领域的佼佼者,其研究团队汇集了来自清华、北航等知名高校的精英。大艾机器人的董事长帅梅还是北航机电系的副教授,其学术背景令人瞩目。目前,大艾机器人已经成功推出了两款产品:Ailegs艾动和Aiwalker艾康。其中,Ailegs艾动主要针对下肢损伤中后期的康复训练,而Aiwalker艾康则配备了移动台架,适用于早期康复的患者。这两款产品的问世无疑为医疗领域带来了革命性的改变。

▲傅立叶智能的外骨骼机器人Fourier X1,无疑是技术创新的典范;▲而左为Ailegs艾动,右为Aiwalker艾康的两款机器人产品也各具特色,满足了不同康复需求。这些进步不仅展示了中国在外骨骼机器人领域的强大实力,也预示着未来医疗康复领域的无限可能。随着这些技术的不断进步和普及,我们期待更多的创新产品能为人们的健康和生活质量带来实质性的提升。近期,杭州的尖叫科技引领科技潮流,推出了名为Scream One的实时人体交互步态移动外骨骼机器人。这是继两家成功融资的公司后,又一科技领域的重大突破。

不同于多数外骨骼机器人采用的刚性驱动方式,深圳的迈步机器人在去年推出的BEAR H1采用了柔性驱动器。这一创新不仅提升了力控制时的稳定性和精度,还降低了设备与使用者之间的摩擦,显著提高了使用的安全性,并降低了设备的能量消耗。值得一提的是,这家成立于2016年的初创企业,其联合创始人陈功和叶晶都是海归博士,BEAR H1的价格也仅为国外同类产品的一半甚至三分之一。

除了尖叫科技和迈步机器人,国内还有峰湃科技、程天科技等初创公司在外骨骼机器人领域崭露头角。而在美国和加拿大,Superflex、Suitx、Tréxō Robotic等外骨骼机器人初创企业也在积极发展。尽管目前各家的产品已经初步形成,但在技术和用户体验上还有巨大的提升空间。

那么,为什么外骨骼机器人在市场上的表现一直不够火热呢?最主要的原因在于其最成熟的应用领域——医疗康复领域存在两大痛点。目前,康复领域主要依赖人工进行一对一的训练,治疗案例和数据缺乏,导致没有标准化的流程。国内专业的康复师十分缺乏,医院的治疗效率有待提高。更严峻的是,部分患者在医院训练后仍然可能出现后遗症,导致日常生活的不便。

尽管面临这些挑战,但随着技术的不断进步和用户体验的持续优化,外骨骼机器人在医疗康复领域的应用前景仍然值得期待。各家初创企业也在积极探索新的应用场景,如工业、军事、物流等领域,为外骨骼机器人的广泛应用开辟新的道路。在训练过程中,医生巧妙地设置外骨骼机器人的参数,随后机器人便成为患者的训练伙伴。与一对一的传统治疗方式相比,借助外骨骼机器人的协助,一个医生能同时指导十位甚至二十位患者,治疗效率得到显著提升。

国内的外骨骼市场却未能蓬勃发展,技术仍是制约其进步的最大障碍。对人体意图的捕捉仍是技术难题;由于两足行走的复杂性及将人体置于机器中的安全风险,使得医疗器械必须通过严格的CFDA认证方可上市。目前,这些外骨骼机器人的应用场景相对受限,主要服务于特定情况,对于更多复杂场景则显得力不从心。

调查数据显示,民营康复医院在我国康复医院中的占比已达58.1%。相较于公立医疗机构的高壁垒和高建设费用,民营医疗机构采购周期短,更注重性价比,这为国产外骨骼机器人提供了巨大的市场机会。无论是增强型还是康复型外骨骼机器人,都有着解决人类生活问题的巨大潜力。尽管当前外骨骼机器人市场在技术、资金、人才等方面存在不足,但市场的需求和潜力已然显现,这个领域还有待进一步开发和挖掘。

结语:外骨骼市场潜力巨大,亟待进一步发展和创新。随着技术的不断进步和市场的逐步成熟,相信外骨骼机器人将在未来为人类健康和生活带来更多福祉。

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