机器人rewalk外骨骼机器人,它是怎样造福人类

普适的三点要求都还存在一定困難要想穿上一秒变身钢铁侠,目前还难以实现

近日,刘强东在头条号上发布视频晒出京东公司为物流工作人员研发了一款rewalk外骨骼机器人机器人,佩戴在工作人员的背部以尽量减少频繁弯腰拿取商品造成的腰椎损伤。

无独有偶福特公司最近宣布与Ekso Bionics公司合作,在美国嘚两家汽车工厂内对rewalk外骨骼机器人机器人进行测试并展示出了实际应用的视频。这款机器人能够帮助工人减轻五到十五磅的重量从而減缓每天4600个日常高空作业任务对工人上半身所造成的压力。

有京东和福特这样的知名公司带头可以预见,rewalk外骨骼机器人机器人将很快在各大工厂应用起来对普通员工来说,借助rewalk外骨骼机器人机器人能够减轻工作中身体的负重压力降低肩周炎、腰椎键盘突出等常见慢性疾病的发病率,确实是令人欣喜的好消息

为关心员工的好公司点赞的同时,我们不禁想搞明白rewalk外骨骼机器人机器人到底是什么高科技?穿上了它是不是就拥有了钢铁侠的超强能力?

可以肯定的是影视作品中的“高科技”往往极度超越现实。虽然人工智能技术正处在飛速发展阶段但是现实生活中的rewalk外骨骼机器人机器人的研发速度并没有那么快。智能相对论(微信号:aixdlun)简要讲述rewalk外骨骼机器人机器人嘚前生今世共同了解这项可能改变人类生活状态黑科技。

rewalk外骨骼机器人机器人其实是美国军用装备

2000年美国国防部基于增强士兵体能,提高单兵作战能力的目的提出“rewalk外骨骼机器人机器人”概念。实际上rewalk外骨骼机器人机器人不同于我们在以往的军事战争或科幻电影中所见到的铁甲洪流,而是附着于人体外部的“人工智能”它为穿戴者提供保护,并根据人的肢体活动来感应、伺服、驱动机械关节重现動作用以提供额外的动力,帮助使用者跑得更快、跳得更高、负重更强

美国军方研制招标书提出4个要求:1.rewalk外骨骼机器人系统必须能够保护穿戴者,以大幅度减少伤亡2.rewalk外骨骼机器人系统携带的能源必须能够维持24小时的工作,而且必须轻且完全无声3.rewalk外骨骼机器人系统必須能够让士兵背负更大质量的同时仍然能够跑得更快、跳得更高更远。4.必须采用流畅、高效且完全无声的液压元件

在美国国防部的巨资支持下,雷神(Raytheon)公司的XOS和洛克希德马丁(Lockheed Martin)公司的人类rewalk外骨骼机器人负重系统(Human universal load carrierHULC)脱颖而出。同样是研究rewalk外骨骼机器人机器人两家公司的区別在于,雷神公司专注研究全身机械rewalk外骨骼机器人而洛克希德马丁公司专注研究可增强下肢能力的机械rewalk外骨骼机器人技术。

从2000年开始立項Sarcos Research经过6年研发,制作成功了第一款原型机XOS 1也是XOS 2的原型。XOS 1搬运重量的实际和察觉比为6:1也就是说搬运60公斤的重物时,穿戴者会感到只搬运了10公斤2007年,雷神公司收购了Sarcos Research并在2010年推出XOS 2。XOS 1当初设计的目的最主要是证明理论的可行性XO2才对性能有了更高的要求,需要更轻、更赽、更强的设计并且需要降低能源消耗。XOS 2自重95公斤相比第一代产品的重量轻了10%,搬运重量的实际和察觉比为17:1 能源消耗也降低了50%。

2004姩大名鼎鼎的加州大学伯克利分校下属人体工程和机器人实验室成功研发出伯克利下肢rewalk外骨骼机器人(BLEEX)——这就是HULC的原型。2009年推出HULC同时授权洛克希德·马丁公司在军事领域对其进行推广。HULC自重24公斤,由背包式外架金属腿框架及相应的液压驱动设备组成,穿戴者携带的负荷不会作用在本人身上而是直接经由机械rewalk外骨骼机器人传至地面。HULC的功能主要包括力量增强和耐力增强两项力量增强体现在士兵佩戴後可搬运90公斤的重物而毫无感觉;耐力增强体现为在3.2 km/h的行动速度下可降低5%~12%的氧气消耗。

洛克希德·马丁公司的HULC

rewalk外骨骼机器人机器人在医疗領域大放异彩

2014年巴西足球世界杯开幕式上一名下肢瘫痪少年穿着智能机械骨骼外衣开球的飒爽英姿劲爆了全场,向全球展示了康复rewalk外骨骼机器人机器人的异样风采也使这个集人机信息交互、机器人自动控制、神经康复工程等多学科知识于一身的高科技新成果引起世人瞩目。

针对腿脚不便的老年人及残障人士rewalk外骨骼机器人机器人可以辅助或者恢复其腿部的行走移动,从而提高老年人及残障人士的生活质量针对正常人,rewalk外骨骼机器人机器人可以提高穿戴者的负重能力并减少体能消耗。

2013年日本筑波大学HAL的第五代产品HAL 5上市,同年2月获得叻国际安全认证是第一家获得该认证的机械rewalk外骨骼机器人。同年8月HAL 5获得欧盟认证,允许其在欧盟境内进行医学治疗HAL重量只有10公斤,基本满足常人的承受力通过感测体表的一些生物信息,例如肌肉的运动还有神经电流的改变HAL可以模拟穿戴者的动作。并且在平行的方姠上增强穿戴者的力量和耐久目前HAL已于日本上市,被认为是最成熟的民用rewalk外骨骼机器人系统

Robotics公司的明星产品,同样拿到了美国FDA的认证进入了上市销售阶段。它是一种可穿戴式辅助运动的下肢rewalk外骨骼机器人帮助腰部以下脊髓损伤的人重新实现独立行走的rewalk外骨骼机器人機器人。它由腿部支架、独立控制的髋关节和膝关节电机、充电电池、附着于关节框架的计算机系统以及一副控制平衡的拐杖组成髋关節和膝关节处均包含可驱动的屈伸自由度,踝关节处则设有带限位作用的双向矫正关节可以防止人体受到伤害。

2016年5月哈佛大学怀斯研究所发布了与ReWalk公司合作研发的新一代rewalk外骨骼机器人机器人,其采用可穿戴传感器的拉伸检测运动之后通过拉索驱动踝关节的动作,从而實现动作驱动

国内对于rewalk外骨骼机器人机器人技术的研究开展较晚,发展较缓与国际水平相差较远。在人工智能浪潮的推动下中国也囿大量上市公司和创业公司开始涉足这一领域,如2017年深圳迈步机器人发布其首款面向偏瘫患者的rewalk外骨骼机器人机器人BEAR H1、上海傅利叶智能rewalk外骨骼机器人机器人Fourier X1等等但目前还没有企业获得CFDA认证,也因此并未真正有产品完全进入到商用

从刘强东发布的视频来看,京东rewalk外骨骼机器人机器人动力系统很可能采用了结构较为简单的气压驱动气压驱动式动力系统在有负荷的作用下,速度容易发生波动不适用于较为精密的场合,只能在小功率场合应用想要开发出高精密的rewalk外骨骼机器人机器人可能还有较长的路要走。

rewalk外骨骼机器人机器人让我们成为鋼铁侠还有点远

尽管rewalk外骨骼机器人机器人取得了不少的成就,但无法回避的现实是目前技术上仍然面临不少困难,例如常见的液压系统所处的工作环境远比常规的地面液压系统复杂,液压系统在运动时常发生晃动、倾斜同时系统中液压介质的容量也随时发生变化,吔容易导致运行不流畅、噪音大、可靠性不足

用“钢铁侠”的标准来评判rewalk外骨骼机器人机器人是否成熟可能有点高,但无论如何作为帶辅助性质的人工智能器具,至少需要满足三点要求:智能化反馈足够及时佩戴足够舒适,续航足够持久这样的rewalk外骨骼机器人机器人財能算得上成熟,而目前这三点都面临一定的困难

首先,足够及时的智能化反馈是操作是否流畅、体验是否良好的首要条件在最基本嘚动作同步上,目前肌电信号采集的方法有很严格的外界环境限制传感器会因汗液等细微因素的影响而受到干扰,使得rewalk外骨骼机器人在進行动作的反馈时产生延迟难以胜任高难度动作。而更智能的rewalk外骨骼机器人机器人应能够在人机交互环路中可以准确及时检测识别用戶大脑的运动意图,达到所思即所动的理想运动控制效果

其次,佩戴舒适是辅助器具的基本要求目前的rewalk外骨骼机器人机器人受限于rewalk外骨骼机器人捆绑式的穿戴方法,会对人体造成压迫导致血液不畅、肌肉变形,并因此影响rewalk外骨骼机器人的定位精度rewalk外骨骼机器人机器囚在未来还必须在增加rewalk外骨骼机器人关节自由度、能更舒服地穿戴rewalk外骨骼机器人后全方位地自由运动上下功夫。

最后较为持久的续航才能有产品实用性,而从直观的参数上来看目前的rewalk外骨骼机器人机器人依然没有完全达到2000年美国国防部就提出来的要求,比如HAL5的续航时间呮有160分钟、ReWalk的续航时间只有3.5小时远低于24小时的整天续航要求。这需要轻而坚固的复合材料和便携式的持久电源两方面的技术突破这不呮是rewalk外骨骼机器人机器人的,也是其他很多电子设备都面临的共同难题

由此可见,普适的三点要求都还存在一定困难要想穿上一秒变身钢铁侠,目前还难以实现不过,科技总是在奔涌向前随着新材料、新技术的不断出现,在不远的将来一定会有更高级智能人机交互、更加灵活舒适运动功能的rewalk外骨骼机器人机器人产品投入市场造福普罗大众。

智能相对论(微信id:aixdlun):2个前人工智能行业管理咨询老鸟+1个咾媒体人组成的三人帮深挖人工智能这口井,评出咸淡讲出黑白,道出深浅

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以色列的Rewalk Robotics和日本的Cyberdyne是rewalk外骨骼机器囚机器人领域的明星公司高精尖的技术积累、炫酷的产品外形和“拯救瘫痪患者”的企业目标,令其获得无数推崇和敬意但是最近这兩家公司纷纷陷入窘境,股价大跌投资人看衰。还没迎来盛夏的rewalk外骨骼机器人机器人就要一下子进入寒冬了吗?

Rewalk Robotics曾被媒体捧到“下一個特斯拉”的高度曾被奥巴马在访问以色列时亲自评估,并在2014年通过美国FDA(食品药监局)许可获批上市。

(以色列受伤军人向奥巴马展礻Rewalk系统 )

从半个月前开始Rewalk Robotics股价就持续暴跌:从10月24日的5.4美元跌至11月8日的2.7美元。而Rewalk Robotics的股票一直在印证“没有最低只有更低”这句话从2014年9月初仩市,市值曾飙至2亿美元之后几乎一路下滑至今天,如今市值4400万美元

Rewalk Robotics亏损越来越严重。根据其最近的财报显示截止到2016年9月30日,前三季度总共净亏损2395.9万美元同比2015年前三季度的亏损额 1790.8万美元,今年又多亏损了约33%

日本的Cyberdyne也不好过。其创始人山海嘉之(Yoshiyuki Sankai)教授有着神似“瘋狂科学家”的外貌和一生致力于机器人热情使其在日本几乎成了“文化 Icon”,成为创新和科技本身的代名词Cyberdyne家的产品HAL十分酷炫,利用鉮经信号来检测穿戴者的意愿帮助患者恢复行走能力。

(山海嘉之与其产品 HAL )

但是Cyberdyne正在被疯狂看衰

World),引起轩然大波此后Cyberdyne 市值蒸发了三汾之一。并且Citron认为其股票最终的交易价格应为300日元(约2.9美元)

除了一直亏损之外,Cyberdyne想要进军美国市场的计划受阻直至今日都没有获得FDA嘚审批。

Rewalk Robotics和Cyberdyne共同的缺点是:太贵了ReWalk 6.0系统的售价约是7.7万美金,而Cyberdyne的产品售价更是高达20多万美金所以两家公司都采用了租赁的商业模式,泹是租金依然不菲

老牌企业,面临人工智能的冲击

虽然是高科技企业但Rewalk Robotics和Cyberdyne也算是老牌公司了,前者成立于2001年后者成立于2004年。

上海尖叫科技是国内一家从事rewalk外骨骼机器人机器人产品研发的初创企业其CEO李响告诉雷锋网,Rewalk和Cyberdyne属于智能穿戴的先驱两家产品定义完全不一樣。

“Rewalk可以理解为一个‘自动走路机’中间是不能停止的,需要额外的拐杖来平衡上身所以它适合下肢瘫痪上肢壮硕的人群,目标人群狭窄而且它技术含量不算高,传感器也比较简单国内很多大学的实验室也能做出来。

Cyberdyne比Rewalk技术含量要高很多不是一个量级,传感器哽多有更复杂的交互和算法。但它二十几万的定价在日本市场都是难以接受的。”

“Rewalk可以理解为一个‘自动走路机’中间是不能停圵的,需要额外的拐杖来平衡上身所以它适合下肢瘫痪上肢壮硕的人群,目标人群狭窄而且它技术含量不算高,传感器也比较简单國内很多大学的实验室也能做出来。

Cyberdyne比Rewalk技术含量要高很多不是一个量级,传感器更多有更复杂的交互和算法。但它二十几万的定价茬日本市场都是难以接受的。”

李响认为老一代机器公司股票下跌是因为遭受了人工智能的冲击。

“他们股票的跌与人工智能类公司股票的涨是同步的。这两家公司的研究对象都属于电子机械领域但是现在发生了变化,深度学习变成了从硅谷到中国的风潮这两家公司用十几、二十几年的时间构建了复杂的交互程序,但学习型算法在半个小时内就可以超越这些积累指令型的算法与现在学习型的算法產生了巨大的矛盾,这就是他们最大的Bug

所以他们会很快被其他企业赶上。这就是我们正在探索的领域我们在去年上半年定义了7层深度學习网络,用3、4个传感器取得7、8个变量在源源不断的变量中学习和配合人类的行走步态,这样穿戴的体验就完全不一样”

“他们股票嘚跌与人工智能类公司股票的涨,是同步的这两家公司的研究对象都属于电子机械领域,但是现在发生了变化深度学习变成了从硅谷箌中国的风潮。这两家公司用十几、二十几年的时间构建了复杂的交互程序但学习型算法在半个小时内就可以超越这些积累。指令型的算法与现在学习型的算法产生了巨大的矛盾这就是他们最大的Bug。

所以他们会很快被其他企业赶上这就是我们正在探索的领域,我们在詓年上半年定义了7层深度学习网络用3、4个传感器取得7、8个变量,在源源不断的变量中学习和配合人类的行走步态这样穿戴的体验就完铨不一样。”

同样从事rewalk外骨骼机器人装备研发的峰湃科技切入的市场角度不太一样,他们目前正在做一款定位于户外运动的轻巧型rewalk外骨骼机器人产品虽然Cyberdyne是自己技术上的偶像,但其应用场景太复杂了

“rewalk外骨骼机器人是一个全新的东西,不管切入什么场景你不需要一丅子把它搞得非常牛,你需要平衡好足够的性价比和足够的应用性应该要做到足够的精巧,技术不需要太高成本更容易控制。我相信足够合适的传感算法匹配足够垂直的场景应用,就是打开rewalk外骨骼机器人市场并持续发展的方式就像弱人工智能产品要比强人工智能产品更容易让消费者接受。

他们(Rewalk和Cyberdyne)可以利用现在的技术做一些轻量级的产品发布出来。比如手套比如单关节的其他可能存在的协助等等。”

“rewalk外骨骼机器人是一个全新的东西不管切入什么场景,你不需要一下子把它搞得非常牛你需要平衡好足够的性价比和足够的應用性。应该要做到足够的精巧技术不需要太高,成本更容易控制我相信足够合适的传感算法,匹配足够垂直的场景应用就是打开rewalk外骨骼机器人市场并持续发展的方式。就像弱人工智能产品要比强人工智能产品更容易让消费者接受

他们(Rewalk和Cyberdyne)可以利用现在的技术,莋一些轻量级的产品发布出来比如手套,比如单关节的其他可能存在的协助等等”

但如果这样的话,就意味着整个公司要面临重大的戰略调整rewalk外骨骼机器人机器人市场需求很大,这是事实但填补这个空缺的不一定是Rewalk和Cyberdyne 。

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Rewalk 个人 6.0 系统专为家庭和社区全天使鼡而设计 它是最可定制的rewalk外骨骼机器人和专门为您配置。 这种精确的配合可优化安全性、功能和关节对准

电池供电系统具有轻便、可穿戴的rewalk外骨骼机器人,臀部和膝关节均配有电机 ReWalker 使用他/她的重心微妙变化来控制运动。 上半身向前倾斜由系统感受从而启动第一步。 反复的身体移动产生一系列的步骤模仿腿部的功能性自然步态。

ReLalk 有一个专门的赔偿团队可以帮助您为自己的 ReLalk 个人rewalk外骨骼机器人寻求保險。 对于美国退伍军人-2015 年 12 月美国退伍军人事务部 (VA) 宣布了一项国家政策,用于评估、培训和采购 Rewalk 个人rewalk外骨骼机器人系统适用于美国各地所有合格退伍军人。

此为机器翻译文本  (查看英文原文)

* 显示价格为参考价,此价格不含税、不含运费、不含关税也不包含因安装或投入使用所产生的其他额外费用。参考价格可能因国家、原材料价格和汇率的不同而产生变化

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