未來醫療康復領域霸主-外骨骼機器人

2020-12-25 騰訊網

機器與人類的結合是一種通俗的說法，專業術語叫外骨骼機器人，如果你看過好萊塢科幻大片《明日邊緣》，那麼你應該對於外骨骼機器人應該會有一個具體形象的認知，外骨骼被湯姆·克魯斯和士兵穿上後立馬成為超級戰士，戰鬥力爆棚，雖然是科幻大片，但並不是異想天開，因為外骨骼機器人其實已經有了不少應用，尤其醫療康復應用領域，未來可期！

什麼是外骨骼機器人

外骨骼機器人技術是融合傳感、控制、信息、融合、移動計算,為作為操作者的人提供一種可穿戴的機械機構的綜合技術。是指套在人體外面的機器人，也稱「可穿戴的機器人」。

機器人外骨骼系統組成

機器人外骨骼系統一般包括機械結構、傳感部分、動力和傳動部分、能源部分與控制部分。

機械結構類似人類骨頭的支撐作用；

傳感部分主要又傳感器和信號處理電路構成，類似人類的聽覺、視覺、觸覺等主起從外部收集信息的功能；

動力與傳動部分一般由電機、液壓元件或氣動元件提供驅動力或力矩，再通過傳動元件傳至機械結構，從而使外骨骼做出動作；

能源部分主要由燃油或小型內燃機提供；

控制部分由微型電腦和控制軟體組成。

外骨骼機器人醫療康復領域應用

外骨骼機器人在醫療應用領域主要應用領域就是醫療康復領域。

該領域主要使用對象是腿腳不便的老年人及殘障人士，穿戴了外骨骼機器人後，可以輔助恢復其腿部的行走能力，甚至幫助癱瘓在床的殘障人士重新站立行走。這個領域的就佼佼者是以色列的Rewalk、日本的Cyberdyne、美國的EksoEkso Bionics 公司。

如下圖所示是EksoEkso Bionics的產品Ekso（原名eLEGS）。該產品的目標是幫助截癱者和其他活動不便者站立和行走。Ekso重20千克，由液壓驅動，最高速度能達到3.2 km/h，電池可持續6個小時。

國內面向醫療康復的骨骼機器人發展相對滯後。不過最近兩年，國內也出現了幾家商用的康復醫療外骨骼機器人公司。比如深圳邁步機器人面向偏癱患者的外骨骼機器人BEAR H1、上海傅利葉智能外骨骼機器人Fourier X1等，但目前都還沒有企業獲得CFDA認證。

外骨骼機器人設計創意欣賞

1

Mile Bot下肢康復外骨骼機器人BEAR-H1

BEAR-H1是一款用於輔助腦卒中患者步態康復訓練的新型可穿戴式下肢外骨骼機器人，機器人擁有主動被動訓練模式，通過對患者髖、膝、踝關節提供助力完成行走訓練，可以節省人力，並提高康復效果。

2

Orpheus 外骨骼支架

相比其他巨大笨重的外骨骼，採用鋁和碳纖維製成的Orpheus 小巧輕便，適用性更強。

3

MATE純粹機械外骨骼

以Comau的MATE（肌肉輔助技術外骨骼的簡稱）為例，這是一種完全機械的外骨骼，可以增強佩戴者的提升能力，同時也有助於保持正確的姿勢。

4

The Vest Exoskeleton (VEX)

Vest Exoskeleton（VEX）是一種手臂輔助機器人背心，可以使長時間的頭頂活動變得更容易，更安全。彎曲的形狀和柔軟的手感營造出友好的印象。VEX可以根據身體大小進行調整，舒適地貼合身體，並允許手臂自然運動並進行全方位運動。

外骨骼機器人未來趨勢

由於人口老齡化的發展、人類壽命的延長、以及醫療水平的提高，醫療康復類外骨骼機器人未來幾年會迎來一個小爆發期。

康復機器人行業規模將由2014年的2.03億美元增長到2021年11億美元，預期年均複合增長率為27.3%；而體外骨骼機器人行業規模將由2014年的1650萬美元暴增到2021年21億美元，預期年均複合增長率為99.8%。

從技術角度來說，康復類的外骨骼機器人研發門檻較低，同時屬於2類醫療器械，註冊門檻較低；輔助行走類外骨骼機器人的性能受到技術的限制；而手術機器人技術研發門檻較高，屬於3類醫療器械在國內註冊門檻和周期都很長，因此對比來說手術機器人適合大公司開發，而外骨骼機器人適合創業公司。

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  • 外骨骼機器人的普及之路還有多遠?
    包括上海傲鯊智能科技公司、上海傅利葉智能科技有限公司等在內，目前國內專精於外骨骼機器人的廠商並不多，其中大多數又把目光局限在傳統的醫療方面，將有康復功能的外骨骼機器人作為研發主力。只是醫用機器人體積巨大，價格昂貴，只有少數用戶能夠長期使用，不利於外骨骼機器人的普及與發展。傲鯊智能的產品研發思路卻不同。
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    本論壇由中國康復醫學會主辦，中國生物醫學工程學會、中國康復輔助器具協會和中國醫學裝備協會協辦，中國康復醫學會康復工程與產業促進專委會、中國康復醫學會康復工程與產業促進專委會康復機器人聯盟和上海康復器械工程技術研究中心聯合承辦。本論壇以「機器人助力康復未來」為主題，是國內康復機器人領域的頂級盛會。
  • 外骨骼機器人的潛力如何
    近日有消息稱，美國知名機器人研發企業Sarcos Robotics本月內會將新研發的新款工業用外骨骼機器人Guardian XO交付給客戶。 這款外骨骼機器人可以廣泛應用於搬運重物，是製造業重要的機械裝備，並且在物流、建築、航空航天、軍事等領域也頗具潛力。
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  • 外骨骼機器人能否撬動千億級工業場景?
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  • 36氪首發|讓外骨骼機器人服務更多泛工業領域,「傲鯊智能」完成數...
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  • 碳纖維外骨骼機器人在軍民兩用市場發展前景如何?
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