講外骨骼機器人的故事,一般有兩種方式,一種是「超級英雄」:機甲戰衣令你成為託尼·斯塔克。另一種故事角度就是「拯救」:外骨骼機器人能增強人的肌肉和行動能力,令很多下肢行動不便甚至癱瘓的人群重獲行走能力。
無論是從哪個角度說,外骨骼產品都是「酷」的,不管是關於變得強大的夢想,還是關於重獲健康的渴望。
在 11 月 17 日深圳高交會上,雷鋒網(公眾號:雷鋒網)見到了一款國內的外骨骼機器人設備 S1 (Scream One,尖叫 1 號),其開發者是上海尖叫智能科技公司,這是他們的第一代量產機型。這次高交會,尖叫科技舉辦了一場小型技術交流會,講述的就是關於「拯救」的故事。
我們熟知的外骨骼機器人公司,有以色列 Rewalk 和 日本公司 Cyberdyne,但是兩家產品有很大不一樣。
Rewalk 是「拐杖派」,是機器帶著人走,所以為了保持上肢的平衡,需要患者拄著拐杖。患者適應機器的步伐,需要很長的一段時間。Cyberdyne 是「隨動派」,人的行走意志處於主導地位,它們家的產品 HAL 通過搜集人體表面的肌肉電信號,來對機器人傳達行走的意志,從而幫助人行走。
(左圖:Rewalk,右圖:HAL)
但二者有一個共同點,那就是在軟體方面使用的是純編程的技術。缺點也正是這裡:代碼寫得再好,也無法完全適應人體步態的變化。
而尖叫科技的外骨骼產品,則屬於加入了人工智慧技術的「隨動派」,S1 號不用拐杖,能實時與人體交互,獲得最貼合的移動方式。
(樣機行動圖)
本次所展示的 S1 號機型,有 12 個傳感器分布在腰部、腿部兩側、腳底等部位,每一天用戶使用的過程中,傳感器搜集人體不同維度的信息,包括肌肉電、光柵、肌肉表面舒張壓力等。這些信息傳到位於腰部的本地 CPU,當設備連上 WIFI 之後,CPU 數據上傳到雲端,雲端的深度學習網絡會對新的數據進行學習,從而「定製化」地為每一個用戶調整行走模型。
2 個月迭代一次,單機為一臺大家電的價格尖叫科技是 2015 年初成立的,幾乎每 2 個月就迭代一次產品,S1 是其第六代產品。S1 大約重 10kg ,針對不同人群有不同的尺碼,類似於商場裡賣的衣服,分 S、M、L號。
被問及產品的價格時,CTO 李牧然表示:
「我們希望三年內能達到一臺大家電的價格,當然這不是初始定價,但這是我們努力的方向。」
這就意味著,尖叫的外骨骼產品的未來定價大約會在幾萬人民幣,這在交流會的現場引發一陣不小慨嘆聲。因為 Rewalk 和 Cyberdyne 公司的產品,售價分別高達約 7 萬美金和 20 多萬美金。
這樣低的價格,很大程度上得益於其研發周期短,這與大環境的時代優勢密不可分。
首先是前輩們的技術積累:Rewalk 研發了 7 年,Cyberdyne 研發了十幾年時間,這些公司雖然現在仍使用「老套」的純編程技術,正在被投資市場瘋狂看衰,但它們為全世界貢獻了相當精緻的機械設計範例。
一位醫療機器人工程師告訴雷鋒網:
「機器人設計這塊在學術界研究已經很透徹了,國內公司有很多可以借鑑的地方。Rewalk 和 Cyberdyne 研發時間長,是因為他們是這個領域的先驅,他們從頭開始摸索,所以時間長。」
而這樣長期的研發投入,需要最終攤到產品的售價上,加上出貨量不多,Rewalk 和 Cyberdyne 的售價才始終高居不下。
尖叫科技沒有這樣的研發成本負擔,這是全球化和科技進步帶給這個新公司的天然優勢。
除了大環境的優勢,尖叫的產品迭代速度快,成本低,也是因為他們團隊經驗豐富、人工智慧本身有技術優勢。李牧然表示:
「我們團隊成員之前做過很多人工智慧方面的項目,在算法和硬體使用上都有很多的經驗。另外就是深度學習技術,不需要僱那麼多人去寫代碼,研發投入成本可以保持這麼低。」
李牧然還向雷鋒網透露,尖叫使用的是擁有自主智慧財產權的電機,類似這樣的零部件研發,讓成本降了很多。
深度學習技術:一年半超過 Cyberdyne目前尖叫科技與 Cyberdyne 的產品還是有一定差距的,李牧然表示這主要是在「肌肉電採集的數據處理分析部分」,但是他們相信自己「一年半時間就能超過 Cyberdyne 」。
這樣的底氣,來自於他們的深度學習技術。
「使用了深度學習之後,整個研發速度就加快了,因為它不需要人去寫代碼,機器自己學習人走路的步態。」
(尖叫科技 CTO 李牧然)
在外骨骼機器人領域應用深度學習,尖叫是走在前面的,這是他們搶到先發優勢。但走在前面也就意味著要付出「原創」的努力,所以他們的研發投入中,神經網絡算法方面的佔比最大,約佔 30%。
做開源平臺,2 B 和 2 C 雙管齊下尖叫科技自己的研發人數並不多,整個團隊大概有 10 多個人,他們把自己定位於一個開源的架構平臺,李牧然對現場交流會的同行說道:
"可以說,我們做的是一個 6 個軸平臺上的虛擬作業系統,代碼各位去寫,智慧財產權共享。"
所以他們會結識很多同領域專業人士,將一些非關鍵的、沒有智慧財產權威脅的業務外包給合作夥伴。這些合作夥伴當中,有學生、愛好者和相關從業人員,這大大提升了尖叫科技產品的研發效率,節省了研發成本。
李牧然表示,他們的產品愛好者群已經有了 3 萬人,其中開發人員有 100 多人。
「越開放越好,我們希望像特斯拉一樣,用通用配件,用一切標準的東西來做一些不標準的事情。」
對於他們而言,由於其本身的開源特質,尖叫科技的產品擁有很多可能性,不同的需求對應不同的配置和價格。
所以當你問尖叫科技的具體產品細節時,對方總會給你很多「可以」。比如,電機「可以」是 6 個,也「可以」是 2 個;「可以」加入雷射雷達避障,也「可以」不加。
「可以」用於非常廣泛的場景:醫療康復、物流人員負重搬運、軍用(行軍徒步負重)、警用、工業等等,幾乎涵蓋了外骨骼市場的所有領域。這樣他們的競爭對手就囊括了 Cyberdyne、SuitX、Sarcos、Ekso 在內的多家悍將。豐富的產品線固然是後話,但「開源架構」蘊含了這種豐富的可能性。
中短期來看,尖叫科技把自己的目標市場分為兩類:醫療康復和消費。
康復是他們的主打市場,針對的是行走功能已經嚴重受損的人群(可能是因為事故、運動、老化等原因),這時外骨骼設備是作為長期佩戴的輔助步行工具;另外一部分,就是短暫失去行走能力的人群,幫助他們迅速恢復健康步行能力。
消費級是後備市場:針對戶外運動愛好者的需求,做出膝蓋、大腿、鞋子、手臂等單個部件,應用於攀巖、跑步等多個場景。尖叫科技把自己的這一類產品跟平衡車和無人機做類比,目的是為了滿足「高級玩家」的需求。
醫療產品需要得到 CFDA(國家食品藥品監督管理總局)的市場準入許可。李牧然告訴雷鋒網,他們正在申請 CFDA 的過程當中,最快半年之後可以拿到許可,這個速度算比較快,是因為他們有一些醫療機構的資源幫助。另外,他們正在跟一些醫療機構合作進行相關臨床試驗。
李牧然表示,這次高交會才第 2 天,他們已經接到近 200 套訂單,基本上都是來自醫療器械代理商,有的想直接籤合同的,但由於 CFDA 還沒有拿到,只能等一等。
另外他們希望在半年之內達到很大規模的 S1 量產,以後繼續保持 3 個月一次的迭代頻率。
總的來說,尖叫科技要做的盤子很大,他們構思的是一個「生態」系統,其難度豈非一朝一夕。但外骨骼機器人無論從哪個方面來說都是利於大眾福利的事情,一家中國公司有勇氣幹這樣的事情,還是可堪佩服。
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