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【文章導語】

內容主題取自《黑科技》，書由硅谷15位技術咖編寫。本文主要概述已有落地產品的人體增強領域，旨在拋開繁雜云霧，讓讀者真切的了解當前科技的真正技術實力。

本文涵蓋機器人外骨骼的簡單介紹、各國代表性產品的介紹以及當前的問題與市場發展狀況。

一、【基本概念】

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。是指套在人體外面的機器人，也稱“可穿戴的機器人”（百科）

從這我們是不是想到了動畫片中的“圣斗士”、美國大片中的“鋼鐵俠”阿凡達”等等，哈哈。

你想的一點都沒錯，那些圣斗衣、鋼鐵俠套裝以及可讓人坐入其中操控的AMP戰斗機甲就是本篇文章的主角——機器人外骨骼。

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機器人外骨骼系統一般包括機械結構、傳感部分、動力和傳動部分、能源部分與控制部分。

機械結構類似人類骨頭的支撐作用；

傳感部分主要又傳感器和信號處理電路構成，類似人類的聽覺、視覺、觸覺等主起從外部收集信息的功能；

動力與傳動部分一般由電機、液壓元件或氣動元件提供驅動力或力矩，再通過傳動元件傳至機械結構，從而使外骨骼做出動作；

能源部分主要由燃油或小型內燃機提供；

控制部分由微型電腦和控制軟件組成。

二、【代表性產品】

日本HAL系列康復/作業用外骨骼：輔助行動受障礙的人士，或者助力強體力作業（例如救援工作中需要搬開重物）等。

HAL系列外骨骼目前已經在醫療機構大量使用，取得了一系列巨大的成功，并獲得了國際醫療器械設計制造標準的認可，取得了國際安全性證書。

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日本T52 Enryu工程 /救援機甲：用于災難救援，如地震、海嘯和車禍等，由于其遠程可操作性，尤其適合代替人進入危險的環境。

T52 Enryu高3.5米寬2.4米重大5噸，胳膊各長6米，可抬起1噸重的負荷。它還能操作工具切割金屬等材質，破開車門救援被困人員。

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美國硅谷BLEEX軍事/安防用外骨骼：主要用于士兵、森林消防與應急救援人員，幫助他們長時間背負沉重的武器、通信設備和物資。

2014年11月，第一臺實驗樣機成功亮相，試穿者身背重物卻只感覺像幾磅重，并能較靈活的蹲、跨、走、跑，跨過或俯身鉆過障礙，以及上下坡。

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中國自主研發的認知外骨骼機器人1號：目前只有下半身，主要結構由航空鋁制成，利用機器人增強或彌補人體的運動功能。

通過外骨骼傳感器感知人體運動意圖，如站立、坐下或行走，把信息迅速傳遞給計算機，通過控制模塊傳達命令，從而實現電驅關節、機械連桿、智能鞋、腰部支撐及綁縛附件高效運轉，輔助使用者自如行動。

三、【問題與趨勢】

目前能夠獲取的人體生物信號主要有：Electroencephalogram (EEG腦電信號)，Electrocardiogram(ECG心電信號)，Electromyogram (EMG肌電信號)，Mechanomyogram(MMG皮膚機械信號)，Electrooculography (EOG眼電信號)，Galvanic skinresponse (GSR皮膚電信號)，Magnetoencephalogram (MEG腦磁信號)，外骨骼控制常用的就是EMG（肌電信號）和EEG（腦電信號）信號。

目前直接獲取操作者意圖的傳感器還不夠成熟，比如EMG的數據噪音、建模和校準的難度都很大，比如說Hybrid Assistive Limb (HAL5)這款外骨骼采用了EMG信號控制機器人，但是需要2個月的時間來標定肌電信號。

而且在動態環境中保持傳感器的精確度是個很大的挑戰，同樣在使用交互力來控制外骨骼也有類似的問題。

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目前絕大部分外骨骼都是間接獲取的操作者意圖，其方法主要是通過外骨骼硬件檢測信號來估計人類意圖，這種方法也有一定問題，目前比較嚴重的就是無法區分操作者的力和外力，這樣的話外界的力也會使得外骨骼機器人判斷出錯，有可能導致外骨骼機器人不穩定或者失控。

目前各家外骨骼產品的主要看點集中在系統集成優化程度（外觀、尺寸、重量、續航力、價格、可靠性、力量與敏捷度之間的平衡）以及控制方式上的創新。

目前在我國，針對外骨骼技術的研究處于起步階段，但起點高，發展比較迅速。其中，清華大學、浙江大學、上海交通大學、哈爾濱工業大學、西安交通大學、天津大學等相關科研機構正在開展外骨骼技術相關研究工作。

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描述市場引用一篇文章的數據：康復機器人行業（這里把康復機器人和外骨骼機器人區別劃分）規模將由2014年的2.03億美元增長到2021年11億美元，預期年均復合增長率為27.3%；而體外骨骼機器人行業規模將由2014年的1650萬美元暴增到2021年21億美元，預期年均復合增長率為99.8%。

康復機器人和外骨骼機器人統一作為康復機器人，則廣義的康復機器人市場規模則由2014年的2.2億美元增長到2021年的32億美元而手術機器人行業規模將由2014年的32億美元，增長到2021年200億美元，預期年均復合增長率為29.9%。根據這套數據分析的話，手術機器人的市場在在2014年就超過康復機器人2021年的市場。從總量角度手術機器人完勝康復類機器人。

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從技術角度來說，康復類的外骨骼機器人研發門檻較低，同時屬于2類醫療器械，注冊門檻較低；輔助行走類外骨骼機器人的性能受到技術的限制；而手術機器人技術研發門檻較高，屬于3類醫療器械在國內注冊門檻和周期都很長，因此對比來說手術機器人適合大公司開發，而外骨骼機器人適合創業公司。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的黑科技之机器人外骨骼的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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