工业外骨骼,人类进化新方向( 三 )


FounderPark:外骨骼从军用到民用 , 降维的核心是降低了哪些维度?
徐振华:第一个是能量密度的降低 , 这是最大的区别 。 因为不再需要去承担40公斤以上的负载 , 以及背负很长的距离 , 首先就可以把液压去掉了 , 目前伺服电机助力的成本优势在中国还是非常明显的 。
第二个 , 由于不做高负重的运作 , 膝盖的电机可以省掉了 。 在军用类的外骨骼场景里 , 很多是下肢类的外骨骼 。 膝盖的电机一旦省掉以后 , 足底的压力系统也可以省掉 , 这些东西全部省掉以后 , 外骨骼就变成一个半开放结构 , 很多调节机构也可以省掉 , 带来大量的结构简化和成本的下降 。
第三个是软件难度的降低 。 工业的应用场景是比较固定的 , 动作规律也比较归一 , 对于软件的难度要求就下降了 , 软件难度下降直接带来算力的下降 , 可能就不需要用一些特别昂贵的控制器 , 这些也能够综合地降低成本 。
第四个是耐久试验标准的改变 , 包括环境试验、高低温试验、冲击试验、震动试验、疲劳试验、ENC的表现性能实验等 , 这些标准全都可以降下来 。 比如军方用的外骨骼噪音太大就很容易被人发现 , 在民用端没有这个要求 , 有点声音是可以接受的 。 军用产品的电磁抗干扰能力需要非常强 , 但是民用场景完全不用考虑 。 我们一般会选取常用的比如YY0505医疗器械的EMC实验标准 , 这些实验标准直接就带来了器件的选型变化 , 芯片有宇航级、军用级、汽车级、民用级的 , 基本上直接可以落到汽车级或者民用级 , 器件的成本也就降下来了 。
所以降维是从设计本体、结构、认证以及元器件采购全方位都在下降 。
FounderPark:矿业的外骨骼使用主要解决了哪些问题?
徐振华:矿业与建筑、机场、包括电力系统是类似的 。 它们都是在野外相对艰苦的环境中 , 不是室内或者环氧地坪等标准场地 。 如果有标准场地 , 很多工种可以通过机器人或者一些专用设备去解决问题 。 另一方面 , 矿业的工作负担都比较重 , 一般矿用的设备本身都比较笨重 , 轻的也有二三十公斤 , 重的可能会达到四五十公斤 , 需要两个人去处理 。
矿业的工作内容变化性很大 , 挖矿是全自动化的 , 但是坑道挖完以后留下大量的辅助建设工作 , 比如要布电缆线、通水管、通气管、通氧气等 , 这些全部需要人工去弄 。 井上作业要搬一些材料去大矿坑附近安装 , 还有一些是井下作业 , 这些作业都会遇到的问题是产品、操作物很多变 , 而且在操作的过程中需要有很多技巧性的动作 。
也有很多临时性安排的管道工作需要人去处理 , 比如每天搬运几百根管道 , 而且坑道可能有20公里长 , 工作量很大 。 以前会安排一批人去工作 , 另外一批人轮换 , 外骨骼应用之后减少了力量输出 , 增加了耐力 , 进一步节省了人力和潜在的人员损失 。 另一方面 , 外骨骼会附带一些应急氧气和头灯等应急设备 , 包括我们的四级数据传输 , 可以帮助他们自动地汇报数据 , 安全和效率都有保障 , 可以在后台做统一的管理 。
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外骨骼供应链尚未成熟
FounderPark:目前外骨骼机器人的负重力量大概在什么级别?
徐振华:目前大部分可商用的外骨骼 , 基本上都是做相对力量型的产品 , 借用人的一部分力量 , 引导外骨骼承担一部分负重 , 人与外骨骼的力量一起输出 , 最后把重物抬起来 , 达到节省力量、减少疲劳感的目的 , 同时防止人的腰部受伤 。 这个应用场景下一般都规定输出在50公斤以下 , 这是工业安全标准 , 甚至严格的一些厂商可能会缩减到20公斤以下 , 国内外的情况不一样 。 超过50公斤已经不只是力量的问题 , 可能是重心的问题了 , 部件可能会非常大 , 即使外骨骼有力量抬起来 , 人的重心也可能已经偏离出能掌握的重心范围了 。