
近日,一位身穿助力外骨骼的外賣小哥刷爆了網絡。正如我們所熟知,助力外骨骼目前最多的應用是在軍事領域,而民用方面很少看到相關報道。雖然相關信息不多,但是助力外骨骼機器人的探索卻很早就開始了。
如果要追尋助力外骨骼機器人的蹤跡,可以追溯到將近200年前。19世紀,由于蒸汽機的出現,就有人萌生了以蒸汽機為動力的助力外骨骼概念。1830年英國著名插畫師Robert Seymour所繪的《Walking by Steam》中提到的穿戴在人體上的蒸汽機行走機,不過這一切都只是概念設計,并沒有投入研究。 如圖所示。
那真正的外骨骼機器人研究是什么時候開始的呢?我們來到20世紀,20世紀二三十年代人類完成了第二次科技革命,笨重、危險的蒸汽機退出歷史的舞臺, 取而代之的是體積小、動力足、安全性高的電力、內燃機、液壓馬達等新動力, 人類社會進入電氣時代。在這個時候,美國通用電氣研制出Hardiman全身動力外骨骼(如圖3)。雖然這件“套裝”由于體積、價格、操作難易度等問題影響,最終沒能達到使用要求,但是這也是助力外骨骼研究的一個開端,這個時候,時間已經到了1960年。
同一時期開展研究的還有美國康奈爾航空實驗室的Man-Amplifier外骨骼。關注公.眾.號:機械工程師筆記(ID:JXGCSBJ),可了解更多
20世紀中期,計算機的出現,為世界上的科學研究注入了新動力,同樣也給助力外骨骼的研究帶來了曙光。到了20世紀80年代,1971至72年貝爾格萊德大學的Vukobratovic等人研制的Powered Exoskeleton。貝爾格萊德大學的團隊實行了輕量化的機構,同時提出了平衡算法,這在雙足機器人研發中被廣泛應用。
20世紀末期,更多的企業投入到助力外骨骼機器人的研發中來。如:1978年Shulman 的Jogging Machine,1987年Monty Reed 的Lifesuit Exoskeleton,1990年G.John Dick和Eric A.Edwards的 SpringWalker, 1991年的PoweredArm。
在這個時期,由于外骨骼機器人的發展壯大,在電影中經常能看到外骨骼的身影。下圖是利用Inventor繪制的《異形2》中的POWER LOADER的3D模型。
進入21世紀,助力外骨骼機器人發展迅速。美國國防高級研究計劃局(DARPA)在2000年啟動了“增強人體體能外骨骼(EHPA)”計劃,將外骨骼機器人的研究推向高.潮。目前典型的外骨骼機器人包括美國的第二代XOS全身外骨骼、人體負重外骨骼(HULC)、“超柔”(SuperFlex)機械外骨骼、“Soft Exosuit”外骨骼、MAXFAS的手臂外骨骼系統、MIT外骨骼、BLEEX外骨骼系統、英國“矯正負重輔助裝置”、法國“大力神”可穿戴外骨骼、意大利“V-盾”第一代人體脊柱外骨骼、澳大利亞新型被動式可穿戴外骨骼等。
2001年的日本第二代Suit with cuff actuator。關注公.眾.號:機械工程師筆記(ID:JXGCSBJ),可了解更多
2005年的第二 代Stand Alone Suit,日本最新的Power-Assist Suit。
目前,助力外骨骼機器人的發展已經進入爆發期,除了在軍事上的應用,各國都在投入資金使其商業化,同時國內也有很多企業開始在生產中使用到助力外骨骼,于是才有了我們開頭說到的身著助力骨骼的小哥。
科技改變生活,相信助力外骨骼的發展會越來越貼近我們的生活,改變我們的工作方式,幫助殘障人士實現更健康的生活。文章最后,展示幾張利用3D軟件建模的助力外骨骼3D模型渲染圖。關注公.眾.號:機械工程師筆記(ID:JXGCSBJ),可了解更多。