外骨骼機(jī)器人領(lǐng)域風(fēng)頭正勁，機(jī)器人大講堂曾報(bào)道的幾家賽道頭部企業(yè)，都在2021年快速發(fā)展。
其中傅利葉智能、程天科技、邁步機(jī)器人更在2022年初又宣布獲得融資。
程天科技完成的是達(dá)晨財(cái)智領(lǐng)投的A+輪融資，傅里葉智能則是由軟銀愿景基金2期領(lǐng)投完成的4億元D輪融資，而邁步機(jī)器人則是由威高集團(tuán)領(lǐng)投的數(shù)千萬元獨(dú)家戰(zhàn)略投資。
目前傅里葉智能也是該領(lǐng)域率先完成D輪融資的企業(yè)，創(chuàng)下該領(lǐng)域單輪融資額最高的紀(jì)錄。
同時(shí)，2022年，許多企業(yè)也在跨界進(jìn)入外骨骼機(jī)器人領(lǐng)域。
例如上市企業(yè)偉思醫(yī)療宣布，在2021年取得了外骨骼機(jī)器人3款產(chǎn)品的醫(yī)療器械注冊證。
2022年偉思醫(yī)療外骨骼機(jī)器人產(chǎn)品將形成新一代康復(fù)科標(biāo)準(zhǔn)化的臨床和產(chǎn)品方案，適用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷導(dǎo)致的下肢運(yùn)動功能障礙患者。
目前其內(nèi)部還已成立運(yùn)動康復(fù)事業(yè)部，正積極開展上市銷售。
而科大訊飛則在其2022年年會上公布“訊飛超腦2030計(jì)劃”，其中詳細(xì)描述了其具有康復(fù)訓(xùn)練功能的外骨骼機(jī)器人“已經(jīng)研發(fā)出原型機(jī)”這一進(jìn)展。
科大訊飛表示，未來約在2023-2025年，將實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)運(yùn)動功能研發(fā)的自適應(yīng)行走外骨骼機(jī)器人，幫助行動不便的老年人或殘疾人自主獨(dú)立行走。
無論是創(chuàng)企的大額融資，還是巨頭的跨界研發(fā)，都展現(xiàn)出對于這一賽道的看好，背后的原因到底在哪？外骨骼機(jī)器人的賽道核心究竟是什么？
▍依然存在的難題
外骨骼機(jī)器人在原理上并不復(fù)雜，像人體一樣，外骨骼機(jī)器人主要由機(jī)械骨架、控制中樞、驅(qū)動系統(tǒng)三大核心部件構(gòu)成。
在創(chuàng)企的PPT中都描繪著外骨骼機(jī)器人的美好前景，許多科幻影視作品則變相提供著畫面。
無論是在《鋼鐵俠》《明日邊緣》等科幻影視作品當(dāng)中，外骨骼機(jī)械甲的人類獲得巨大力量和戰(zhàn)斗力，還是《流浪地球》中救援隊(duì)員輕松提起數(shù)百公斤重“火石”，這些場面給了許多人信心。
普通人秒變“超人”的能力一度讓資本和媒體非常熱衷于此。
當(dāng)下對外骨骼機(jī)器人的熱捧與20世紀(jì)非常相似，構(gòu)想非常美好，但外骨骼機(jī)器人改變不了運(yùn)動核心依然是人這一現(xiàn)實(shí)。
這一用戶屬性導(dǎo)致，誰來買單的問題曾一度使外骨骼機(jī)器人發(fā)展停滯不前。
如今，全球有4家通過外骨骼機(jī)器人上市的公司。
有國外上市企業(yè)對標(biāo)，加上國內(nèi)龐大用戶基數(shù)，這給了很多資本一定信心。
得益于近些年計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)、材料技術(shù)和控制技術(shù)等技術(shù)的進(jìn)步，21世紀(jì)的外骨骼機(jī)器人已經(jīng)具有傳感、控制、信息、融合、移動計(jì)算等眾多功能。
可以說這逐漸擺脫了19 世紀(jì)概念初期，“可穿戴設(shè)備”或者“外置動力機(jī)械裝置”的單一定義。
也正是這種多技術(shù)融合帶來的更多可能性，為投資創(chuàng)業(yè)帶去了新契機(jī)。
相對的，外骨骼應(yīng)用領(lǐng)域也從主要為軍用領(lǐng)域提供輔助行走和提高承載能力，開始朝著商業(yè)化、規(guī)模化道路發(fā)展，并延伸出多個(gè)應(yīng)用分支。
但國內(nèi)外骨骼機(jī)器人依然同樣面臨著爆發(fā)的瓶頸問題。
因?yàn)榫屯夤趋兰夹g(shù)體系而言，與20世紀(jì)相比如今沒有太多根本性革新。
一直以來，外骨骼機(jī)器人的核心在于以更精簡的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)大的動能，可以說是一個(gè)人類能力放大器。
但21世紀(jì)以來飛速發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)、材料技術(shù)并沒有對外骨骼產(chǎn)品帶來變革性影響。
即便加入了能捕捉外界信息的多類型傳感器，提高了功能性，但其根本性的機(jī)械、控制、驅(qū)動三大問題沒有因此得到解決。
（圖源：青年投資家俱樂部）
例如在機(jī)械系統(tǒng)上，外骨骼的結(jié)構(gòu)樣式?jīng)]有太多設(shè)計(jì)革新。目前動力輸出持續(xù)度依然和產(chǎn)品體積以及穿戴面積正相關(guān)，不夠小型化、輕量化導(dǎo)致穿戴久了仍然會出現(xiàn)肌肉不適等問題。
又例如在控制和驅(qū)動系統(tǒng)上，各家企業(yè)還是需要將電機(jī)、控制電腦等多個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)分布式集成。如果加上電池組和傳感設(shè)備，外骨骼長期系統(tǒng)穩(wěn)定性以及靈活性很難保證。
目前整個(gè)機(jī)器人行業(yè)都試圖通過機(jī)械原理還原甚至超越人類，但例如實(shí)現(xiàn)高的自重比這一條都還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒能實(shí)現(xiàn)。
類似機(jī)械、控制、驅(qū)動問題無法很好解決，應(yīng)用領(lǐng)域因此很難實(shí)現(xiàn)大范圍突破，公攤成本高也進(jìn)一步導(dǎo)致價(jià)格居高不下。
這也阻礙了外骨骼機(jī)器人在消費(fèi)級民用化市場爆發(fā)。
▍醫(yī)療的新機(jī)遇
綜合國外幾家上市企業(yè)的經(jīng)營方向來看，醫(yī)療場景或許是當(dāng)前一個(gè)外骨骼機(jī)器人最為合理的切入口。
有固定且較結(jié)構(gòu)化的環(huán)境，對成本敏感度不高，在醫(yī)院和療養(yǎng)院等場景下，外骨骼機(jī)器人的商業(yè)價(jià)值無疑更容易體現(xiàn)。
例如2018年國外上市公司Ekso Bionics，其主要產(chǎn)品EksoGT就是在醫(yī)療領(lǐng)域大獲成功的典型。
在公司銷售的幾款外骨骼產(chǎn)品意外在醫(yī)療領(lǐng)域大獲成功后，其產(chǎn)品定位和設(shè)計(jì)就瞄準(zhǔn)了如何幫助中風(fēng)患者康復(fù)。
在這種應(yīng)用領(lǐng)域基礎(chǔ)上，為了滿足這些大B客戶的需求，2019年Ekso Bionics嘗試為外骨骼系統(tǒng)進(jìn)一步加入傳感器系統(tǒng)，用于收集數(shù)據(jù)以優(yōu)化步態(tài)。
銷售額的穩(wěn)步提升讓Ekso Bionics在醫(yī)療路上一發(fā)不可收拾，其后續(xù)又開發(fā)了醫(yī)療新產(chǎn)品EksoNR，并定制化加入整套數(shù)據(jù)分析工具。這些數(shù)據(jù)工具用于實(shí)時(shí)監(jiān)視患者狀態(tài)，并進(jìn)行相應(yīng)醫(yī)療方案修正。
但就像外媒對此的調(diào)侃：與其說EksoNR是外骨骼機(jī)器人，不如說是中風(fēng)復(fù)健步態(tài)(gait)訓(xùn)練機(jī)械外骨骼(robotic exoskeleton)裝置。
后續(xù)Ekso Bionics的核心也由外骨骼機(jī)器人完全轉(zhuǎn)向了醫(yī)療解決方案，但不可否認(rèn)，在專注醫(yī)療并針對醫(yī)院和康復(fù)中心研發(fā)后，Ekso Bionics活得非常滋潤。
而國內(nèi)的傅利葉智能同樣走了醫(yī)療解決方案這條路線。
傅利葉智能在外骨骼機(jī)器人的基礎(chǔ)上，通過面向康復(fù)機(jī)構(gòu)等B端客戶提供智能康復(fù)綜合方案，構(gòu)建起了智能康復(fù)診療閉環(huán)體系。
但傅利葉智能的外骨骼機(jī)器人基于力反饋技術(shù)平臺研發(fā)，是以精準(zhǔn)力控模擬力學(xué)效果從而實(shí)現(xiàn)柔順力學(xué)控制。
就技術(shù)路線而言，其可以歸為硬件的迭代，持續(xù)優(yōu)化控制系統(tǒng)，可以說主要解決了一部分外骨骼機(jī)器人在控制系統(tǒng)上的問題。
此外，作為中國代表性企業(yè)，傅利葉智能還自主研發(fā)了多關(guān)節(jié)機(jī)器人運(yùn)動控制卡、多維力傳感器等核心技術(shù)和零部件。
此舉進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本的同時(shí)，還能將標(biāo)準(zhǔn)化程度更高的產(chǎn)品打入更多醫(yī)療場所，可謂布局深遠(yuǎn)。
當(dāng)然，在21世紀(jì)，傳感器等新技術(shù)對外骨骼技術(shù)的提升也并非完全無用。
因?yàn)椴牧稀⑸飳W(xué)科發(fā)展緩慢，日本Cyberdyne公司就開創(chuàng)出了機(jī)械結(jié)構(gòu)性能不夠，多傳感器來湊的先河。
2018年，Cyberdyne就開始在外骨骼系統(tǒng)中大范圍加入傳感器，相對應(yīng)其提出最為知名的技術(shù)是意圖感知。
意圖感知的實(shí)現(xiàn)方式也有多種，目前學(xué)術(shù)界仍然存在不同路線的嘗試。
Cyberdyne主要是通過傳感器檢測從患者的大腦發(fā)送到患者肌肉的生物電信號，從而與患者的運(yùn)動（或意圖運(yùn)動）配對，以增加強(qiáng)度和穩(wěn)定性。
而Cyberdyne公司的花費(fèi)二十多年所研發(fā)的外骨骼動力服HAL，也是針對的醫(yī)療復(fù)健領(lǐng)域，用于幫助下肢殘疾的患者更好行走。
國內(nèi)企業(yè)例如程天科技，也同樣采取的這種加入傳感器的方式提升自主意圖感知力。
但從第二代悠行外骨骼機(jī)器人的資料來看，其采取的是步態(tài)判斷+模塊化方式，與神經(jīng)電生理技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方式有所差異。
▍軟件和數(shù)據(jù)化的未來
目前，除了在整體機(jī)械結(jié)構(gòu)、驅(qū)動模式、控制技術(shù)、算法、材料等技術(shù)模塊持續(xù)優(yōu)化外，軟件也成為外骨骼機(jī)器人企業(yè)競爭的核心。
可以說，對機(jī)械產(chǎn)品而言，軟件也是核心技術(shù)，而且是比硬件更重要的核心技術(shù)。
因?yàn)樽鳛橐匀藶楹诵?，從用戶視角出發(fā)的產(chǎn)品，未來必然需要不斷優(yōu)化體驗(yàn)感。
除了等待在自動化、機(jī)械工程、腦神經(jīng)、材料等科研領(lǐng)域出現(xiàn)一些能優(yōu)化外骨骼機(jī)器人硬件的先進(jìn)成果外，強(qiáng)化軟件和服務(wù)可以說是一條捷徑。
例如Bionik公司就在2017年開發(fā)出世界上第一款將硬件與亞馬遜Echo平臺結(jié)合的智能外骨骼ARKE。
用戶可以對亞馬遜的家庭自動化虛擬助理 Alexa 發(fā)出簡單的語音指令，從而控制ARKE設(shè)備，幫助用戶實(shí)現(xiàn)起身等動作。
Bionik 公司的外骨骼產(chǎn)品也主要應(yīng)用于醫(yī)療和康復(fù)領(lǐng)域。其主要向患有神經(jīng)障礙的患者提供智能行動設(shè)備，讓截肢、癱瘓等患者恢復(fù)站立及行走的能力。
而Ekso Bionics公司則在2019年也推出EksoView軟件。
這個(gè)軟件不僅可以3D視覺展現(xiàn)呈現(xiàn)平衡、步態(tài)訓(xùn)練等動作，還可以借助云端分析工具，處理收集步態(tài)對稱性與姿勢回饋信息資料，不斷優(yōu)化其補(bǔ)償性步態(tài)模式。
國內(nèi)例如程天科技也在不斷推廣基于AI技術(shù)的消費(fèi)級互聯(lián)網(wǎng)外骨骼技術(shù)服務(wù)平臺，并推出康復(fù)即服務(wù)（RaaS）”模式。
這個(gè)模式結(jié)合程天科技數(shù)字康復(fù)云平臺，能為用戶提供全周期、全場景、全數(shù)字化的康復(fù)體驗(yàn)。
用戶反饋數(shù)據(jù)往往是軟件開發(fā)的重要基礎(chǔ)之一。
為了獲取更多數(shù)據(jù)，外骨骼機(jī)器人公司很多也橫向擴(kuò)展到各類醫(yī)療設(shè)備。
例如Hocoma AG就從原先的Lokomat這一全自動機(jī)器人步態(tài)評估訓(xùn)練系統(tǒng)，深入到了Erigo 臥式踏步訓(xùn)練系統(tǒng)、Armeo上肢康復(fù)機(jī)器人等多個(gè)醫(yī)療康復(fù)器械產(chǎn)品種類。
此外，Hocoma AG公司更是還嘗試了一種模塊化的方式，用于配套外骨骼設(shè)備，在運(yùn)動的過程中記錄脊柱活動度。
這種功能模塊化的方式，也打開了靈活性、易用性和多功能性的新大門。這種更大范圍的產(chǎn)品覆蓋面，更是為不斷改善優(yōu)化軟件提供了良好的基礎(chǔ)。
無獨(dú)有偶，例如松下集團(tuán)也將原先外骨骼產(chǎn)品功能適當(dāng)增減并根據(jù)用戶群體不同重新集中。
2019年，松下集團(tuán)將產(chǎn)品拓展成為三大方向，分別是可減輕腰部負(fù)擔(dān)、可支持長時(shí)間步行以及增加了腕力功能的機(jī)器人。
松下集團(tuán)目前也在通過贊助等方式不斷推廣，希望實(shí)現(xiàn)更廣泛的民用化拓展，以此獲取更多軟件改善的可能性。
▍結(jié)語與未來
回過頭來，許多企業(yè)都會發(fā)現(xiàn)外骨骼機(jī)器人并不像機(jī)器人具備獨(dú)立性，其圍繞的工作核心還是人類。
因此更安全、更友好是外骨骼機(jī)器人的首要目標(biāo)。
其次，針對不同場景和客群，選擇更強(qiáng)大、更智能、更輕便、更便宜等不同方向拓展，也成為當(dāng)下外骨骼機(jī)器人的幾個(gè)重要路線。
在自動化程度更高的機(jī)器人還沒能成為各環(huán)境下標(biāo)配的過程中，處于過渡階段的當(dāng)下，外骨骼機(jī)器人依然有著很強(qiáng)的場景拓展性。
但無論如何，外骨骼機(jī)器人的更遠(yuǎn)未來，一定是服務(wù)人類。
那么相較無人工廠、服務(wù)機(jī)器人概念，也只有圍繞更好服務(wù)于人這個(gè)核心，外骨骼機(jī)器人企業(yè)才有未來。
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