机械社区

 找回密码
 注册会员

扫一扫,访问微社区

QQ登录

只需一步,快速开始

搜索

你所憧憬的酷炫外骨骼,在现实中可能还只是搬砖工具

2019-8-17 11:10| 发布者: 西独欧阳风| 查看: 686| 评论: 0|原作者: 木斯|来自: 爱范儿

摘要: 外骨骼的现在和未来。

尼古拉斯·戈茨(Nicholas Gotts)是福特汽车公司的一名员工,过去 6 年里,他几乎每天都在福特旗下的野马跑车装配线上忙碌,干得最多的事情就是拧螺丝。

在汽车流水线上,员工们大多会使用工业级的电钻机,站在汽车底盘下方,将电钻机举过头顶,才能把螺丝固定到框架内。这个动作戈茨每天大概要做 500 次,这也使他早早患上了腰肌劳损。

但从去年开始,戈茨在装配线上动作变得轻快许多,也不像以前一样做一刻就要停下来歇一歇。

秘密在于戈茨身上那套特殊的工作背心:它的主体是一块金属背板,由两侧的肩带和腰间的环形臀带所支撑,与之相连的管状支架则从后背一直延展到双臂两端。

因为其构造和设计和人体骨架相似,这种奇怪的装置也有一个更形象的名称,叫做「外骨骼」。

▲ 1890 年,俄罗斯发明家 Nicholas Yagn 设想的辅助行走装置图。

自蒸汽时代起,一名俄罗斯人就曾萌生过「用外置骨架配合压缩气囊的方式来改善人类运动力」的想法,但当时并未集成供电系统,反而需要由人自己花力气来操作,动力没多少,负担倒是重了许多。

▲60 年前,通用电气公司应美国军方要求开发的外骨骼装甲。图片来自:Baomoi

到了上世纪 60 年代,真正意义上内置了动力系统的外骨骼设备才出现。当时,通用电气公司应美国军方要求,开发了一套名为「Hardiman」的增强型装甲,号称能让使用者举起近 700 公斤的重物——相当于举起一头水牛。

然而,历经 60 年,大部分人对外骨骼的认知仍然只停留在电影和游戏作品之中,它们满足了少数人对超能力的想象,却更像是一个被娱乐化的产品。

而在现实世界,这个看似能赋予人体奇特能力的设备,却并没有那么令人瞩目。

因外骨骼而改变的医疗、工业和军事领域

在收到福特汽车的订单前,Ekso Bionics 公司已经获得了打开医疗市场的钥匙。

2012 年,Ekso Bionics 推出首款外骨骼支架设备 Ekso GT,开始与当地的神经康复中心合作,让截瘫患者和其它行动不便的病人能够重新获得站立能力,或是用于步行训练。

▲ 截瘫患者使用 Ekso GT 用于步行训练。图片来自:RoyalBucksHospital

整套设备由铝合金和钛合金构成,虽然重量高达 20 公斤,但由于独立的支撑结构,以及连接的金属支架,重量会转移到最底部的脚板上,所以穿戴者并不会有明显的负重感。

同时,腿部和膝关节的传感器还会检测患者的运动能力,再通过电动马达来施加外力,帮助患者双腿移动。

四年后,这款设备拿到了美国 FDA 食品药品管理局的许可,意味着 Ekso GT 能够名正言顺地用于治疗脊椎受损或中风患者。

Ekso Bionics 的创始人 Russ Angold 回忆说,在医疗领域崭露头角后,便开始有人向他咨询,是否有面向工人的外骨骼设备,而福特便是其中一家。

「他们问我,既然瘫痪的人可以重新走起来,那么你们能用同样的技术,让工人变得更强壮吗?」

事实上,但凡是那些需要举起手臂,并长时间保持一个姿势工作的人——比如要肩扛巨大器材的摄影师,餐厅里的上菜员,或是精密仪器维修的电工等,都或多或少存在手臂和肩部肌肉的劳损,甚至会蔓延到背部和腰部,对日常生活造成影响。

▲ 福特汽车流水线上使用的 EksoVest 外骨骼。

为了降低这种长期重复作业后造成的身体损伤,自 2017 年起,福特汽车公司开始与 Ekso Bionics 合作,在美国两家工厂测试新的工业用外骨骼设备「EksoVest」,一年后,这种装置适用范围扩大至福特在全球的 15 个地区工厂

如今,福特已不是唯一一家将外骨骼设备运用到工厂装配线上的公司。在加拿大胡士托市的丰田汽车工厂中,同样有近 200 名工人同样在使用 Levitate 公司的「Airframe」外骨骼来协助超声波焊接的检测工作,而宝马和波音公司的流水线上也有类似产品的身影。

▲ 日本 Cyberdyne 公司研发的 HAL 外骨骼也已经在医疗领域使用多年。

可以说,对于那些想要保护工人,提高效率,并避免出现巨额医疗赔偿的工厂来说,这些外骨骼无疑是个不错的帮手。

▲ Levitate 公司开发的「Airframe」外骨骼。

工人尼克·范德巴恩(Nic Vanderbaan)就表示,41 岁的他已经很难脱离外骨骼去工作,这就像有人在帮他托起手臂并保持固定,而如果他想把手垂下来,这种托力也会渐渐消失。

「它不会让你获得超人般的怪力,但却能减轻你的工作负担。一旦习惯后,你就会把这些金属支架视为自己身体的一部分。」

至于在军事领域,外骨骼的相关研究则会更早,各大国一直都在加强对外骨骼的研究力度。如今很多民用领域的外骨骼技术,比如前文提到的 Ekso Bionics,本身也有非常深厚的军方背景。

目前,知名军工企业洛克希德马丁公司开发的 ONYX 外骨骼系统,正计划在今年下半年交付美军进行野外测试。它的目的并非是增强战斗能力,而是减轻使用者腿部和背部的负荷,中国同样展示过类似的原型产品

此外,美国陆军实验室也在探索「第三臂」的概念,即使用外挂的小型机械臂来作为武器支架,缓解士兵的肌肉疲劳。

当痛点问题被解决之后,外骨骼就逐渐成为这些行业中切实的需求,但对大部分普通人来说,想要亲身接触到外骨骼仍不是一件容易的事。


12下一页

最新评论

小黑屋|手机版|Archiver|中国机械社区 ( 京ICP备10217105号,京ICP证050210号,京公网安备11010802010176 )  

GMT+8, 2019-8-23 17:33 , Processed in 0.047190 second(s), 10 queries , Gzip On, MemCache On.

Powered by Discuz! X3.4 Licensed

© 2001-2017 Comsenz Inc.

返回顶部