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外骨骼机器人的潜力如何

提到《钢铁侠》很多人都不陌生，影片中功能强大的智能外骨骼堪称酷炫，也被粉丝们津津乐道。近日有消息称，美国知名机器人研发企业Sarcos Robotics本月内会将新研发的新款工业用外骨骼机器人Guardian XO交付给客户。这款外骨骼机器人可以广泛应用于搬运重物，是制造业重要的机械装备，并且在物流、建筑、航空航天、军事等领域也颇具潜力。它具有24个自由度，在穿着状态下，使用者在搬动200磅（约90kg）的物体时，其感受到的或许只有物料二十分之一的重量，官方称之为“令佩戴者能够用叉车的力量来提升物体并保持人手的灵活性”。虽然该套装备看上去有些笨重，但是带给人类的负担却并不多。据悉，Guardian XO具有独立的腿和脚，重约67千克的骨骼将直接与地面相接触，而人类则是“束缚”在机器人上，这意味着这部分重量将可以不必由使用者承担。我们目前可以看到正在使用中的电动外骨骼机器人往往在电力提供上存在弱点，比如受限于电线供电的能源提供方式、电池容量不足或耗电量大等。而早期依赖于液压动力的Guardian XO通过改进设计，本次推出的新产品不仅完全采用电力驱动，并将机器运行功率降至400瓦以下，电池续航可达8小时，还可以通过随时热插拔可充电电池组来对电池进行充电实现机器人的持续运行。在动作协调方面，Guardian XO采用了传感器检测来实现与使用者之间的动作匹配。Sarcos RoboTIcs方面将其定位为一种辅助工具，并称还会继续完善Guardian XO的性能，令其未来在不同的地形路况上都可以有良好的表现，使用户无需太多持续服务就可以在复杂情况下使用该产品，目前Sarcos RoboTIc公司与达美航空和美国军方已达成多项合作协议。实际上利用外骨骼来帮助人类作业已经不是新鲜事了，为了降低操作人员的工作强度、减少身体损伤问题以及提升工作效率，在类似流水线这种需要人力进行大幅度、重复性及高强度等劳动的程序中，外骨骼机器人具有非常重要的地位。而外骨骼机器人不仅在工业中表现良好，在医疗、建筑、军工、物流等领域中也同样具有非常大的发展潜力。在医疗领域中，医用外骨骼机器人可以为病人的康复训练提供帮助，像傅里叶智能、迈步、大艾等就是这一领域中的知名企业。并且值得我们关注的是，医疗外骨骼机器人正致力于与脑电、神经控制等方面相结合，与肌肉电信号结合、颅磁刺激等技术也是未来科研拓展方向。而在物流业中，外骨骼的应用已有先例。我国近年来物流业发展迅速，“618”“双11”“双12”等大型购物狂欢活动对物流业的发展起到了重要的促进作用，在早些时候，京东曾经为相应岗位的员工配备了外骨骼机器人，其目的在于为重复进行搬运动作的员工“撑腰”，减少员工出现腰椎损伤的情况。而除此之外，德邦快递方面也针对大件快递分拣搬运工作定制了外骨骼机器人。不过在这其中，不少非全身型的外骨骼机器人都面临重量上的技术问题。目与传统金属材料相比，聚氨酯、碳纤维等新型轻质材料正受到更多的关注。比如去年11月左右，日本企业INNOPHYS推出的“Muscle Suit® Every”骨骼服就采用了巴斯夫的Ultramid®聚酰胺（PA），不仅减轻了设备重量，而且通过注塑工艺即可制造。而碳纤维材料是目前在诸多新型轻质材料在被广泛青睐的。碳纤维材料在产品质量、刚度、阻尼、振动抑制、精度控制等方面具有很强的优势，在制造业向机械化迈进的浪潮中，碳纤维材料对于机械手的操作性、灵活性等方面提供了较大的提升空间。结语：机器人产业正在快速发展，我们可以看到，不仅是制造业，机器人外骨骼的研制还将为更多行业提供装备支持。而作为实现技术突破的重点之一，外骨骼材质的不断优化将对这一设备的发展起到重要的推动作用，目前高分子材料在这一技术领域具有相当大的潜力。责任编辑：ct

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