外骨骼机器人爆火,到底是不是智商税?
电子发烧友网报道(文/梁浩斌)外骨骼机器人在近期得到市场广泛关注,外骨五一黄金周期间国内有多个景区引入了一批外骨骼机器人,骼机并向游客提供租赁服务,器人帮助游客在景区登山等场景节省体力。爆火不智
外骨骼机器人的到底概念其实起源于上世纪60年代,早期研究主要面军用,商税随后在经过数十年发展后,外骨在2000年后出现一些面向医疗康复的骼机商用产品。
在医疗领域,器人外骨骼机器人可以让患者自行完成康复训练,爆火不智比如行走练习等;也能够帮助下肢瘫痪患者恢复行走能力。到底
在军工领域,商税外骨骼机器人能够提高士兵的外骨负重和持续作战能力,这也是骼机目前外骨骼机器人技术最领先的应用领域。
外骨骼机器人也分无源和有源两种。器人无源外骨骼机器人也就是指不需要外部的动力,只依靠机械结构来提供助力。比如通过储能弹簧、杠杆等结构,加上轻量化的材料,通过结构的巧妙设计,将运动中被动消耗的能量存储,并在需要主动发力时释放这些能量。
典型的是程天科技推出的EasyGo无源外骨骼助行器,售价仅为2599元,重量不到2.5公斤,据称能够帮助穿戴者节省20%的体力。
有源外骨骼机器人则拥有更加复杂的结构,需要有传感器、电机、软件算法、结构等多方面的配合,由于需要用电力驱动电机,所以续航受到电池容量的限制,电池也会给外骨骼增加一定的重量。
但有源外骨骼机器人能够根据传感器实时调整助力的输出,通过控制电机来调整输出力量,更加有效地辅助穿戴者进行相应的动作,并且更加省力,使用场景更加丰富。部分较为前沿的产品还能够感知肌电/脑电信号等,通过监测人体运动意图来对外骨骼进行精准控制。
除了医疗和军用之外,有源外骨骼机器人还能够通过更复杂的结构帮助搬运重物,可应用在工业制造领域。
当然,由于结构和软件算法的复杂性,有源外骨骼机器人的成本更高,售价较为高昂。
对于有源外骨骼机器人来说,主要可以分为机械结构、驱动系统、感知系统、控制系统、能源系统等几个部分。
其中驱动系统主流是采用电机,与人形机器人类似,目前一些有源外骨骼是采用无刷电机配合行星减速器、蜗杆减速器、谐波减速器等对外骨骼进行精准驱动。
传感系统包括核心的姿态传感器IMU、电机角度传感器、关节角度传感器、力矩传感器、位置传感器、压力传感器等。
控制系统一般采用支持CAN总线的高性能处理器,传感器采集的数据通过CAN通信传输到主控处理器上,处理器根据传感器数据来对电机进行相应的控制,控制信号同样通过CAN传输至电机中上。这与目前的机器狗以及人型机器人控制方式类似,比如宇树的GO2机器狗上采用的主控芯片是来自瑞芯微的RK3588,集成了4个Cortex-A76和4个Cortex-A55核心,支持四通道LPDDR4/LPDDR4X/LPDDR5外部存储器接口,支持高达1066MHz(LPDDR4)和3200MHz(LPDDR5)的内存频率,NPU提供6TOPS 算力。
能源系统上,外骨骼机器人与其他机器人类似,普遍采用24V/48V驱动,但由于是穿戴式设备,更加需要轻量化和高能量密度,以满足长时间工作的需要。同时还可以通过能量回收技术,回收部分多余能量提高续航,那么这就需要更复杂的BMS和EMS能量管理系统。
相比人形机器人,外骨骼机器人的市场空间相对较小,且目前还面临小型化、长续航等挑战。未来在民用领域,外骨骼机器人有望能够大规模应用在医疗康复领域,帮助更多行动不便的人重新获取行走能力。
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