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外骨骼機器人的潛力如何

提到《鋼鐵俠》很多人都不陌生，影片中功能強大的智能外骨骼堪稱酷炫，也被粉絲們津津樂道。近日有消息稱，美國知名機器人研發企業Sarcos Robotics本月內會將新研發的新款工業用外骨骼機器人Guardian XO交付給客戶。這款外骨骼機器人可以廣泛應用于搬運重物，是制造業重要的機械裝備，并且在物流、建筑、航空航天、軍事等領域也頗具潛力。它具有24個自由度，在穿著狀態下，使用者在搬動200磅（約90kg）的物體時，其感受到的或許只有物料二十分之一的重量，官方稱之為“令佩戴者能夠用叉車的力量來提升物體并保持人手的靈活性”。雖然該套裝備看上去有些笨重，但是帶給人類的負擔卻并不多。據悉，Guardian XO具有獨立的腿和腳，重約67千克的骨骼將直接與地面相接觸，而人類則是“束縛”在機器人上，這意味著這部分重量將可以不必由使用者承擔。我們目前可以看到正在使用中的電動外骨骼機器人往往在電力提供上存在弱點，比如受限于電線供電的能源提供方式、電池容量不足或耗電量大等。而早期依賴于液壓動力的Guardian XO通過改進設計，本次推出的新產品不僅完全采用電力驅動，并將機器運行功率降至400瓦以下，電池續航可達8小時，還可以通過隨時熱插拔可充電電池組來對電池進行充電實現機器人的持續運行。在動作協調方面，Guardian XO采用了傳感器檢測來實現與使用者之間的動作匹配。Sarcos RoboTIcs方面將其定位為一種輔助工具，并稱還會繼續完善Guardian XO的性能，令其未來在不同的地形路況上都可以有良好的表現，使用戶無需太多持續服務就可以在復雜情況下使用該產品，目前Sarcos RoboTIc公司與達美航空和美國軍方已達成多項合作協議。實際上利用外骨骼來幫助人類作業已經不是新鮮事了，為了降低操作人員的工作強度、減少身體損傷問題以及提升工作效率，在類似流水線這種需要人力進行大幅度、重復性及高強度等勞動的程序中，外骨骼機器人具有非常重要的地位。而外骨骼機器人不僅在工業中表現良好，在醫療、建筑、軍工、物流等領域中也同樣具有非常大的發展潛力。在醫療領域中，醫用外骨骼機器人可以為病人的康復訓練提供幫助，像傅里葉智能、邁步、大艾等就是這一領域中的知名企業。并且值得我們關注的是，醫療外骨骼機器人正致力于與腦電、神經控制等方面相結合，與肌肉電信號結合、顱磁刺激等技術也是未來科研拓展方向。而在物流業中，外骨骼的應用已有先例。我國近年來物流業發展迅速，“618”“雙11”“雙12”等大型購物狂歡活動對物流業的發展起到了重要的促進作用，在早些時候，京東曾經為相應崗位的員工配備了外骨骼機器人，其目的在于為重復進行搬運動作的員工“撐腰”，減少員工出現腰椎損傷的情況。而除此之外，德邦快遞方面也針對大件快遞分揀搬運工作定制了外骨骼機器人。不過在這其中，不少非全身型的外骨骼機器人都面臨重量上的技術問題。目與傳統金屬材料相比，聚氨酯、碳纖維等新型輕質材料正受到更多的關注。比如去年11月左右，日本企業INNOPHYS推出的“Muscle Suit? Every”骨骼服就采用了巴斯夫的Ultramid?聚酰胺（PA），不僅減輕了設備重量，而且通過注塑工藝即可制造。而碳纖維材料是目前在諸多新型輕質材料在被廣泛青睞的。碳纖維材料在產品質量、剛度、阻尼、振動抑制、精度控制等方面具有很強的優勢，在制造業向機械化邁進的浪潮中，碳纖維材料對于機械手的操作性、靈活性等方面提供了較大的提升空間。結語：機器人產業正在快速發展，我們可以看到，不僅是制造業，機器人外骨骼的研制還將為更多行業提供裝備支持。而作為實現技術突破的重點之一，外骨骼材質的不斷優化將對這一設備的發展起到重要的推動作用，目前高分子材料在這一技術領域具有相當大的潛力。責任編輯：ct

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