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新奇特产品

外骨骼系统将走进寻常百姓家!

时间:2021/7/17 17:34:27  作者:机器人大讲堂  来源:sohu网  查看:12569  评论:0
内容摘要:早在19世纪,英国插画师Robert Seymour作品「Walking By Steam」中的蒸汽动力行走辅助装置为未来动力外骨骼技术的发展酝酿了雏形。自此随着传感器、控制系统、电子技术的革新,外骨骼系统从艺术作品走向实验室,从军用走向商用,也从国外工业巨头走向国内众多机器人初...

早在19世纪,英国插画师Robert Seymour作品「Walking By Steam」中的蒸汽动力行走辅助装置为未来动力外骨骼技术的发展酝酿了雏形。自此随着传感器、控制系统、电子技术的革新,外骨骼系统从艺术作品走向实验室,从军用走向商用,也从国外工业巨头走向国内众多机器人初创公司。

外骨骼系统将走进寻常百姓家!

过去几年以来,资本涌入康复外骨骼机器人领域,企业联合高校、科研机构、医疗机构加速布局,产品将以何种方式走进寻常百姓家、真正实现大规模落地,已有玩家给出了答案。

▍外骨骼加速发展,众多玩家布局康复领域

回顾外骨骼发展史,该领域首先在国外得到快速发展,包括美国Ekso Labs、通用电气、以色列Rewalk、日本CyberDyne以及韩国现代集团在内的多家公司都曾入局;而目前国内大多数外骨骼机器人产品尚处于研发阶段。

军用领域,2013年,南京军区总医院博士后工作站研发的首部外骨骼装置“单兵负重辅助系统”亮相;2014年,由中科院常州先进所研发的EXOP-1外骨骼系统进入调试。企业方面,广州一康、晁禾医疗、蝶和医疗等企业率先进军康复机器人;后来在2015年前后,外骨骼机器人公司呈现爆发之势,程天科技、尖叫科技、大艾机器人、布法罗机器人等明星公司先后成立,吸引了联想创投、蓝驰创投、IDG、火山石、前海母基金、睿顶资本等多方投资。

当前,外骨骼的应用主要分为以下几个方面:

▶物流运输场景:

将外骨骼系统打造成为附加于身体的器官,使得普通人拥有如科幻片主角一般的超级力量。去年4月,一段外卖小哥配备机械外骨骼、身背近一人高的外卖箱的视频在社交媒体上引发热议。据了解,有了这款下肢外骨骼机器人系统,外卖骑手背着100斤的东西就像背着一台笔记本电脑,行走起来很轻松。

外骨骼系统将走进寻常百姓家!

此外,通过外骨骼系统,用户亦可得到有效保护。据IEEE Spectrum报道,福特公司组装工人曾在工作时穿上上肢外骨骼EksoVest,大幅减少了因双臂上举而引发的疲劳和伤病。此前也有视频显示,2017年双11期间,京东为物流工作人员研发了一款外骨骼机器人,旨在尽量避免腰椎损伤。

▶医疗康复场景:

外骨骼机器人可针对人体上肢、下肢协助进行康复训练,相关产品如悠行外骨骼机器人UGO220、210【程天科技】、ExoMotus康复机器人【傅利叶智能】、小艾康AIWALKER【大艾机器人】等等——可见,众多国内创业公司均瞄准了这一方向。

这里以程天科技为例,深入了解其康复外骨骼机器人的原理和功能点。

针对脑病变患者、脊髓损伤患者以及其他由中枢神经病变引起的下肢功能减退患者,程天科技推出了多款智能康复机器人并配以全套智能解决方案,其中最具代表性的「UGO悠行外骨骼机器人」能够通过带动患者反复模拟正确步态,帮助患者重新建立神经回路,增强患侧的本体感觉和肌力。患者穿戴外骨骼机器人产品,可以实现起立坐下、基础行进、单关节训练和上下楼梯等动作。值得一提的是,该设备还可用于在太空环境影响之下肌肉出现可逆性萎缩的航天员群体的康复。

外骨骼系统将走进寻常百姓家!

对于康复外骨骼机器人产品而言,传感、控制和驱动三大系统既是核心也是难点,决定了机器人的形态、响应速度和舒适性等特征。程天科技其外骨骼机器人技术的亮点在于:

● 整机外骨骼搭载超过50个精密传感器,在康复周期的不同阶段,感知患者的行走意图,并给予与之相适合的标准步态,实现人机步态交互;

● 高性能人工智能核心GPU作为控制核心,可并行处理大量数据,利于机器深度学习和本地化数据处理;

● 伺服系统驱动,设备关节“轻便灵活”,并结合仿生学设计,保证机器人穿戴舒适性;

● 云平台实时数据监测,实时了解设备运行情况和用户训练情况。

▍康复外骨骼机器人未来的「平民化」趋势

曾有卒中专家表示,“康复行业的发展可能会受到数字化设备缺失的限制,而机器人应用一定是未来康复行业的大趋势,为康复过程提供数据积累和支撑。”

2016年,国务院印发了《关于加快发展康复辅助器具产业的若干意见》(60号文),鼓励康复辅助器具产业发展,文件明确指出了到2020年产业规模突破7000亿元的目标。

公开数据显示,我国每年脑卒中患者新增200万人、脊髓损伤患者新增10-14万人、需要步态训练的群体新增数约100万,与之对应的是2014-2018年中国康复医疗器械市场24.9%的年均复合增长率;据预计,2023年我国康复医疗器械市场规模将增长至670亿元。无疑,需求将催生更大的医疗服务机器人市场机遇,而康复外骨骼机器人正是其中的一个重要增长点。

据了解,作为国内唯一用于中枢神经病变导致的下肢步行功能障碍患者进行步行康复训练的外骨骼,程天科技的第一代产品已于2020年取得二类医疗器械注册证,第二代的4个型号产品今年3月也均已取得二类医疗器械注册证。

外骨骼系统将走进寻常百姓家!

目前,程天科技的「UGO悠行外骨骼机器人」目前已覆盖全国近30家医院,约3万人次。临床数据显示,基于30分钟/次、一周五次的训练频率,在训练三周后80%患者实现自主导尿、85%患者较之前肌张力降低及痉挛的情况显著减少、90%患者的焦虑量表SAS得分下降。

外骨骼系统将走进寻常百姓家!

值得关注的是,即便未来市场需求巨大,外骨骼技术不断走向成熟,行业资本加持,有效地成本控制是目前国内外各康复外骨骼机器人品牌大规模市场化的亟需突破的瓶颈。由于产品定价高达数十万美金,国外Rewalk、Cyberdyne和Ekso Bionics三家上市康复外骨骼机器人公司的财务数据并不尽如人意;解决成本问题才能占领外骨骼康复赛道的先机,2016年曾有外媒报道,韩国现代汽车集团曾计划通过降低技术难度用低价外骨骼产品打开市场。此前国内市场,杰曼智能选择和德国novomotec公司联合自主研发电机减速器控制集成系统,称“待产品上市时,价格只有国外同类产品的30%,大概15万人民币”。而傅利叶智能也曾对外宣称,未来若推出消费者版本,希望可以将价格控制在10万以内。

面对这一行业痛点,程天科技展现了其“颠覆性的成本控制能力”:自2017年产品完成原理验证至今,已实现核心元器件100%国产化,从根本上解决产品交付问题;程天科技的核心元器件作为独立产品,已出售至超过16个国家及地区的300多家客户。自主的核心技术能力保障了成本控制能力的同时,也引发了其对新的商业化服务模式探索。

外骨骼系统将走进寻常百姓家!

(程天科技核心元器件)

程天科技认为,未来外骨骼机器人服务的核心是共享服务,正如同图书、自行车和充电宝一般。程天科技基于此,提出了“康复即服务”理念,通过采用与各级康复医院联合运营的方式,将外骨骼机器人投放在医院,为患者提供全康复周期的服务。例如,在医院的术后康复期,患者可享受外骨骼机器人服务;在社区医院的维持期,患者可享受程天科技定制化的康复评估;患者回家后,仍可通过租赁等方式使用程天科技的产品。

“康复即服务”模式将传统医疗器械的买卖行为,转变为从B端到C端的长周期服务行为,对康复行业的商业化进程具有推动作用。这一服务模式的推广难点在于大众认知的建立,首先需要用户对产品价值形成认知,其次需要用户接受“租赁”使用模式,社区、公立医院的设备租赁使用意识也是关键。

未来我们有理由相信,距离康复外骨骼产品走进寻常百姓家、实现规模化落地的那一天,越来越近了。