【前瞻】辅助机器人的未来

万科建筑研究中心

工业革命以降,各种机械的发明和应用大大地拓展了人类的体能,令人们从繁重的体力劳动中解放出来。随着机电学、生物运动学、信息技术以及人工智能的同步推进,辅助机器人将进一步增强人体技能,让人们的工作更为高效,生活更为舒适。 从科幻到现实 普通人对辅助机器人的印象,更多源自于《钢铁侠》中托尼•斯塔克那套通过红外感应手环随时变身为钢铁超人的盔甲,《环太平洋》中打大怪的战斗机甲可被视为人类肢体结构的极限强化版,不过这些很牛掰的装置成为现实还有一段距离。 IMG_6039 IMG_6040 目前,最为流行的外骨骼机器人只能像昆虫的外骨骼一样覆盖在身上,提供额外动力。巴西世界杯揭幕战上,双腿瘫痪的朱利亚诺•平托凭借一套外骨骼装置完成了开球动作。 IMG_6041 新一代机械战士 美军从2000年开始启动“增强人体机能的外骨骼”(EHPA)项目的研究,通过研发机械骨骼提高军人的作战力。目前较为出名的产品有雷神公司的XOS和洛克希德•马丁公司的HULC。两者造型不同,但用途基本类似。XOS 能够让人轻松举起约90公斤的重物,HULC的卖点也完全相同,穿着它们完成长途跋涉或高速冲刺当然也不在话下。就目前来看HULC似乎更先进些,因为它内置两块锂聚合物电池,续航能力更强。 IMG_6042 XOS的控制原理类似线性传导控制,在特定的地方设置了“力传感器” IMG_6043 在HULC的帮助下,士兵可以轻松举起大口径炮弹之类沉重的物品 “扶助”残障者 2004年,日本筑波大学的山海嘉之教授创建了Cyberdyne公司,推销他的全身机械外骨骼HAL-5。这款产品在2005年亮相爱知世博会,并被《时代》周刊评为该年度最佳发明。 HAL-5把感应器附着到穿着者身上,从而接收人体肌肉发出的信号内容,以确定人们下一步的行动意图,完成HAL-5“人机默契”训练通常需要30分钟。 IMG_6044 以色列埃尔格医学技术公司研发的ReWalk用一副拐杖帮助维持身体平衡,由电动腿部支架、身体感应器和一个背包组成。该装置可以通过判断上半身的动作来完成走、停、坐、上下台阶等动作,帮助瘫痪者恢复行走能力。 IMG_6045 IMG_6046 2010年,新西兰的Rex Bionics公司发明了全球首对仿生机械腿“REX”,安装在下身瘫痪者的腿上,能支撑身体,帮助他们重新站起来。借助它使用者可以轻松地站立、行走,甚至上下楼梯和斜坡。整套设备重量为38公斤,由一个轻便充电池提供动力,充电一次可全天使用。 IMG_6047 中科院深圳先进技术研究院研发出一款可穿戴式下肢康复用外骨骼机器人,能够辅助老人以及体弱者正常行走,帮助下肢残障人士进行康复训练。该装置通过对人体下肢运动特征的采集和分析,结合人体工学设计,可以模拟人体的完整步态,并加入多重安全防护功能。 IMG_6048 以力借力 除了广泛的医疗用途,为了满足日常生活中的多种需求,更多有创意的辅助设备也不断问世,大部分产品来自具有浓厚机器人情节的日本企业。 松下子公司Activelink研发的Power Loader Light在臀部、膝盖和脚踝上安装了发动机,对腿部提升力量最大为60kg。 IMG_6049 本田公司研发的体重支撑型步行辅助装置采用了能够使辅助力量的方向自动与人体重心方向重合的系统,能够很自然地辅助使用者完成各种各样的动作和姿势。 IMG_6050 本田公司于2012年5月发布新的个人移动工具Uni-Cub专为室内使用而设计, Uni-Cub只有一个座椅和全方位驱动轮,驾驶者通过控制自己的身体重心来控制Uni-Cub的行进。 IMG_6051 家居机器人时代 随着生活品质的不断提高,辅助机器人作为最好的服务工具,将逐渐深入家居生活的每个空间与领域。目前,监控家居安全与为老人提供便利的机器人已得到越来越多的关注。在不久将来,电影I,Robot中的场景也许会成为现实,高度智能化的机器人不但从事清洁、做饭、照看、搬运等日常家务,还能与人类进行情感的沟通,人类对机器人充满信任,甚至将之视为家庭成员。 IMG_6052家庭监控机器人 IMG_6053老人助行机器人 IMG_6054老人服务机器人 本文所有内容版权归万科建筑研究中心所有,转载与摘编事宜,请与我们联系。欢迎扫描二维码,或搜索“万科建筑研究中心”(微信号 vankejianyan)关注我们。 IMG_6631