像“钢铁侠”一样行走:外骨骼机器人的科技突破与未来展望
像“钢铁侠”一样行走:外骨骼机器人的科技突破与未来展望
2024年12月,高位截瘫患者林寒在电子科技大学研发的外骨骼机器人的帮助下,重新站了起来。5年前,一场意外导致他脊髓损伤,双下肢丧失行动能力。如今,借助这款智能设备,他不仅能像正常人一样站立行走,还能自如地完成上下台阶等动作。这一突破性进展,让人们看到了科技改变生活的强大力量。
从实验室到病房:电子科技大学的创新之路
电子科技大学机器人研究中心成立于2014年7月,是学校“985工程”重点建设平台。中心团队在程洪教授的带领下,围绕人机智能系统建模与设计、人机协同感知与控制技术等方向展开研究,突破了物理紧耦合人机交互及认知人机交互等关键技术。
经过近十年的努力,该中心研发的外骨骼机器人已取得国内首批CFDA注册证,填补了国内产品空白,打破了国际技术壁垒。目前,该产品已服务100余家应用单位,创造了1亿多元的产值。
技术突破:让“钢铁侠”梦想照进现实
电子科技大学外骨骼机器人的核心优势在于其智能化程度。该设备通过智能鞋及其他传感器,自动识别并规划步态,借助人工智能算法,能自动识别穿戴者意图,实现人机交互的连贯和自然。
在具体技术实现上,团队攻克了多个难题。例如,通过腰部传感器测试使用者上肢倾斜度和倾斜加速度,感知人体运动意图;在足底和关节处设置力传感器,识别传感信号并动态调整步态轨迹。这些创新使得外骨骼机器人能够准确理解使用者的意图,提供及时有效的辅助。
行业发展:中国与世界同步领跑
外骨骼机器人产业经历了较长时间的发展。自2000年进入快速发展阶段以来,全球市场对外骨骼机器人的需求持续增长。据统计,2022年全球外骨骼机器人行业规模为9亿美元,预计到2030年将达到146.7亿美元,年复合增长率高达42.2%。
中国在外骨骼机器人领域的发展与国际同步。从2000年开始,清华大学等高校和科研机构就已开展相关研究。2018年,大艾机器人获得中国首个外骨骼机器人NMPA注册证,标志着该产业正式在医疗康复领域实现商业化。
目前,多家中国企业在外骨骼机器人领域崭露头角。例如,傅利叶智能的ExoMotus™在功能上与迈步机器人的BEAR-H1相似,但在续航和重量方面更具优势;傲鲨智能的ULS Robotics提供适用于工业、医疗和教育领域的外骨骼机器人解决方案;大艾机器人的AiWalker系列专为康复训练设计,曾在北京冬奥会上用于火炬传递。
未来展望:消费级产品或成新蓝海
随着技术的进步和成本的降低,外骨骼机器人正从医疗领域向消费级市场延伸。消费级外骨骼机器人被评为2022年世界最佳发明,其低门槛使用和低价格的特点,使其有望成为下一个科技创新的爆发点。
研究公司ABI预测,外骨骼机器人的全球产值将从2020年的3.92亿美元增长到2030年的68亿美元。同时,全球出货量预计将在2025年达到10.7万件,2028年达到30.1万件。
面对庞大的市场需求,中国企业正积极布局。例如,广州海同工业公司研制的EXO™外骨骼机器人,以价格亲民和使用便捷为特点,受到市场关注。香港科技大学教授李泽祥等人投资的外骨骼机器人项目,在Pre-A轮融资中迅速达到近5000万美元,显示出资本对该领域的信心。
随着人口老龄化加剧,外骨骼机器人在助老领域的应用前景广阔。据统计,2021年末,我国60岁及以上人口达2.67亿人,占总人口的18.90%。国务院发布的《国家老龄事业和老年服务体系发展“十四五”规划》中,特别强调要发展外骨骼康复训练等康复辅助设备。
从医疗到工业,从康复到消费,外骨骼机器人正在开启一个全新的科技时代。正如林寒所期待的那样,未来,我们或许真的能看到“钢铁侠”般的机器人走进千家万户,为更多人带来生活的便利和希望。