外骨骼机器人,从工业拓展到民用,重新定义“人类能力的边界”

科幻电影《流浪地球2》里,主角团队执行“移山计划”时有必不可少的装备——外骨骼机器人。穿上这类设备,主角们不仅能轻而易举地提起比自身重几倍的货箱,用外骨骼手臂给反派极具力量感的一击,更是十分飒爽。

现实中,这种冷峻酷炫的装备来自上海杨浦区一家“年轻”的民营科技公司——傲鲨智能。它成立于2018年,是国内为数不多能够自主研发并掌握核心技术的外骨骼机器人科技公司。其产品致力于让外骨骼与人体协同,从而解决人体在耐力和体能上的不足。在某种程度上,让机器人成为“人体的延伸”。

成立至今,傲鲨智能研发的各类外骨骼不仅在《流浪地球2》中“本色出演”,还在装备制造、航空物流、能源、矿山等工业场景稳定落地,并出海至美国、德国、新加坡等17个国家地区。

比起产品本身高科技的炫酷,傲鲨智能想实现的终极目标却始终清晰且务实——轻量化、低成本、高协同,让机器人从实验室走向工厂、家庭,让“用得起”的外骨骼产品赋能每一个普通人。

傲鲨智能研发的下肢外骨骼机器人。沈思怡 摄

重新定义“人类能力的边界”

傲鲨智能的办公地点位于杨浦区五角场街道上海财经大学国家大学科技园内。在园区一众公司团队中,它有非常特别的辨识度——公司门外,一台高约两米的人形外骨骼机器人充当“门神”,十分“赛博朋克”。

再深入其中,公司一楼的展示区还陈列着十几台功能形态各异的外骨骼产品,分别是上肢、腰部、下肢、全身等多个区域的穿戴设备。在造型上,这些机器人融合了人体仿生结构与机械美学,让来客有种置身科幻片中的震撼。

更大的震撼来自于体验感。以第五代外骨骼产品为例,其自重只有4-5公斤,但只要背上它,调节好肩带、腰带和腿部绑带,就宛如给人体注入“超能力”——提重物助力30千克,综合减负60%以上。通俗地说,就是在提起30公斤物体时,人的体感像是只搬了四五公斤,甚至没花力气。

用于教育科研的全身外骨骼机器人。沈思怡 摄

据傲鲨智能创始人徐振华介绍,这些外骨骼机器人融合了传感、控制、信息耦合、移动计算、储能等技术,工作原理是机器人通过传感器感知人体意图,运用控制算法实时计算助力需求,向穿戴者的核心部位动态输出机械力辅助,进而减少人体腰部或手臂发力,起到保护腰椎、助力减负等作用。

某种程度上,外骨骼机器人不仅是机械功能的载体,更是人机共生的物理媒介,用钢铁和代码重新定义人类能力的边界。

全身外骨骼机器人,在工业场景落地居多。沈思怡 摄

以显著的“代偿”能力与稳定性,傲鲨智能的产品在工业制造领域已有不少落地场景,如矿山、汽车、航天、电力、物流等领域。

徐振华举例,在矿山采掘过程中,由于空间狭小,只能通过人力对接重达20多公斤的零件,而工人单次下矿作业时间超过7小时,极其考验体能。与之类似,飞机维修师需长时间抬起手臂焊接零件,机舱行李员则长期在低矮的机舱内弯腰搬运沉重的行李。“在这些长时间高消耗的行业,工人出现工伤以及职业病的频率很高,外骨骼的运用则可以减轻肌肉峰值负荷,为劳动者减负。”

去年7月,傲鲨智能还推出了最新的产品“启元TR1”。这是一台结合了外骨骼技术与具身智能的人形外骨骼机器人,通过27个关节的仿人结构设计,实现了复杂动作的高协同作业能力。它不仅能辅助人类工作,还能独立完成任务,如连续两小时搬运重达40公斤的部件,大幅降低工人劳动的强度。

更轻、更便宜

2010年,刚开始创业的徐振华和合伙人在一间简易的民房里“手搓”出了第一款外骨骼产品。它远没有现在产品的“赛博朋克”,而是像一张垂直放置的床,人躺在上面,再将手和腿放进机械臂中,在机械臂的牵引下进行运动。

那台设备笨重到需要几个成年男性合力抬起。徐振华记得,为了顺利将其运出,团队甚至不得不拆除了房门。但也就是这样一台初代设备,也有企业找到徐振华主动开价,以接近100万元每台的价格,在市场上出售了50多台。

如今,傲鲨智能的产品已迭代至第五代,每一代的变化都是更轻、更便宜。去年7月,傲鲨智能的“千元级外骨骼”问世,其重量仅2.1公斤,通过自研伺服电机与芯片级硬件设计,将成本降至消费级(6900元起),价格不足同类工业用外骨骼产品的五分之一。

在徐振华看来,外骨骼不应只是工业工具,更将进入普通家庭和日常生活,助力人们实现高品质生活。

因此,今年傲鲨智能的重要战略转变是从B端(企业)市场向C端(用户)市场的拓展,将外骨骼的落地场景从工业逐步拓展至医疗、户外、养老等民用场景。如帮助腿脚不便的老年人下楼、给高频率搬运货物的快递小哥减负、让户外爱好者更省力地登山等。

实现这一目标的关键在于“低成本化”与“轻量化”,背后折射出企业对产品自研率和材料技术创新突破的极致追求。

徐振华告诉记者,大到机器人控制系统、算法、传感器、基础材料,小到组装时的一颗零部件,傲鲨智能生产的外骨骼机器人90%以上的核心部件均为团队自研并申请专利。每年,公司研发投入就占到总支出的70%以上。

“产品自研率高,既是为了降本,减少对供应链的依赖,另一方面,只有自研的产品才有最高的设计自由度,更好实现对产品更便宜、更轻、更灵巧的要求。”

向海外市场重新定义“中国产品”

也正是这些探索和求变,让傲鲨智能在海外市场上拥有独特的竞争力。

从去年起,傲鲨智能就开始积极布局海外市场,目前海外业务已占到总量的两成。徐振华坦言,放眼全球,傲鲨智能并不算外骨骼技术研发领域最早的一批入局者,海外有不少发展得更早、体量更大的同行科技企业。

不过,当傲鲨智能的外骨骼产品亮相美国、澳大利亚、阿布扎比等国家地区的展会时,往往都会备受全球客商的欢迎,很快就被订购一空。

傲鲨智能在海外展会上备受欢迎。 受访者提供

“其实所有外骨骼产品的主要功能差不多。尽管起步稍晚,但我们的产品并不弱,不仅更轻巧,在人机协同等软件表现上也更加灵活,甚至可以结合客户的需求定制服务,这是很多海外大厂的短板。”在徐振华看来,公司的核心竞争力在于对实用功能的不断创新,“非标”属性使其具备了许多海外同类产品所不具备的特质,也让海外客商感到耳目一新。

傲鲨智能在海外展会上备受欢迎。 受访者提供

比如,傲鲨智能目前是全球市面上唯一一个能够在无源外骨骼上实现力学释放功能的公司。徐振华解释,由于无源外骨骼没有电机和控制端,在使用过程中会持续给人体助力,哪怕使用者当下并不需要,这股助力依然存在,多少会带来不方便。针对这类问题,傲鲨智能创新研发了特殊的结构,在必要时将力量释放,实现更灵活的人机协同。

又如,在搬运助力方面,有些海外产品只能满足单一的施力场景,傲鲨智能的产品则可适用三种不同的力学状态,使其可以适应不同人群、人种,让体验感更人性化且舒适。

徐振华说,傲鲨智能一直坚持对产品做功能上的小创新,一方面是提升竞争力,另一方面也是重塑海外市场对中国产品的认知——不是同质化的产品卷价格,而是有不可替代的创新要素和质量优势,“要让海外市场看到,中国产品出海也有全新的姿态。”

原标题:《外骨骼机器人,从工业拓展到民用,重新定义“人类能力的边界”》

栏目主编:唐烨

本文作者:解放日报 沈思怡