Углубленный анализ истории развития и технологического состояния экзоскелетных роботов
**I. Развитие и сценарии экзоскелетных роботов**
Определение экзоскелета на самом деле изначально произошло от животных, то есть внешнего скелета. Эти внешние скелеты обычно используются для поддержки и защиты животных. В отличие от них, люди являются существами с"эндоскелет". Таким образом, экзоскелетные роботы обычно относятся к носимым электромеханическим устройствам, которые могут защищать себя и улучшать человеческие возможности. Из одного носимого электронного продукта он постепенно сформировал трансграничную интеграцию электроники, машин и бионики, формируя уникальную передовую технологию будущего. В области применения он также развивался и производился, чтобы включать носимые устройства, которые могут улучшать (помогать в реабилитации) для инвалидов, в основном используемые для помощи пациентам в обучении реабилитации походки. Поэтому в настоящее время экзоскелетные роботы, как правило, делятся на улучшенные экзоскелеты и реабилитационные экзоскелеты с точки зрения функции.
Идея экзоскелетных роботов восходит к 1890 году, когда русский по имени Николас Яган изобрел своего рода экзоскелетную систему, работающую на сжатом воздухе; в 1917 году американский изобретатель разработал экзоскелетного робота, работающего на паре; в 1960 году появился самый ранний проект экзоскелета, который возник из усовершенствованной военной брони армии США. В то же время исследователи из Корнеллского университета также начали изучать концепцию улучшения человека. Впоследствии вскоре начали разрабатываться экзоскелетные роботы, и большинство идентифицируемых проблем в этой области были быстро выявлены. В 1970 году система Хардман, разработанная Общий Электрический, содержала более 30 суставов и могла поднимать вес в 1500 фунтов, демонстрируя огромный потенциал технологии экзоскелета.
От исследований и разработок до применения экзоскелетные роботы прошли более ста лет. Экзоскелетные роботы также начали спорадически применяться в медицине, промышленности, логистике и других областях, начиная с первоначальной военной области, включая Эксо Лаборатории, Барретт Медицинский в США, Повторная прогулка в Израиле, Рекс Блоникс Ограниченный в Великобритании, КиберДайн в Японии и экзоскелетные роботы Панасоник — все эти предприятия занимают лидирующие позиции в отрасли.
В истории развития экзоскелетных роботов за рубежом компания Панасоник впервые раскрыла свой проект применения экзоскелетных роботов в промышленной сфере в 2014 году. Тогда, чтобы позволить обычным рабочим легко переносить тяжелые предметы весом 15 килограммов и передвигаться, Панасоник сначала сделала облегченную версию кронштейна экзоскелета, а затем поддержала его материалами из углеродного волокна в области спины, бедер, икр и ступней, в сочетании с силовым двигателем, который мог быть пробужден датчиками, и, наконец, добилась возможности легко помогать людям переносить 15 килограммов работы. Кроме того, Эксо Бионика и костюмX в Соединенных Штатах последовательно запустили собственных промышленных экзоскелетных роботов. Среди них экзоскелетный робот верхней конечности ЭксоВест компании Эксо Бионика уже был применен на верхней операции сборочной линии автомобилей Форд.
Условно говоря, этот трек в Китае стартовал сравнительно поздно, но он бурно развивался, особенно в треке экзоскелетных роботов для реабилитации, и появилось много стартапов, включая Майбу Робот, Большой Ай, Руйхан Медицинский, Кричащий Технологии, Джинхэ, Фурье Интеллект и т. д. Все они являются звездными предприятиями в этой области в последние годы. Среди этих предприятий, с точки зрения финансирования, они, как правило, завершили раунд финансирования Предварительно-A в 2017-2018 годах.
Промышленные экзоскелетные роботы также появились по мере необходимости в Китае, включая приложения в областях сборки автомобилей и логистики. Соответствующие предприятия промышленных экзоскелетных роботов в Китае также начали продвигаться вперед. Например, в 2019 году сообщалось, что промышленный экзоскелетный робот верхней конечности КАРТЫ компании Аоша Интеллект был испытан на заводах Чери Автомобиль, Ютун Автобус, Пекин Бенц и Джили Автомобиль. Стартапы в области логистических экзоскелетных роботов, такие как Железо Мужчина Бокс, также официально запустили своего первого универсального логистического экзоскелетного робота в 2019 году и имеют совместные приложения с ЖД.ком, Деппон и Шнайдер по логистическим экзоскелетным роботам и продолжат углубленно разрабатывать экзоскелетных роботов для промышленных и строительных применений в будущем.
**II. Технология и современное состояние экзоскелетных роботов**
Экзоскелетный робот обычно состоит из трех частей: общая конструкция машины, конструкция водителя (механизма) и стратегия управления. Самым сложным моментом экзоскелетного робота является достижение взаимодействия и управления человеком и машиной в реальном времени. Общий рабочий принцип взаимодействия, как правило, следующий: первый шаг - восприятие поведенческого намерения человека, которое, как правило, представляет собой комбинацию сигналов гироскопа + акселерометра + электромиограммы и т. д.; второй шаг - достижение метода вождения, например, с использованием расширенного поведенческого вождения; третий шаг - обычно оценка внешней среды с помощью лазерного + ультразвукового восприятия.
В настоящее время существует два способа получения роботами человеческих намерений: прямое получение намерения оператора и косвенное получение намерения оператора. Методы прямого получения намерения оператора включают данные ЭМГ или силу взаимодействия между людьми и роботами. Косвенные методы заключаются в получении данных из суставов экзоскелета, оценке намерения оператора и последующем усилении эффекта движения. Компания Нейралинк, основанная Маском, которая стремится соединить человеческий мозг и компьютер, является одним из способов укрепления этой связи.
На данный момент экзоскелетные роботы все еще имеют большой простор для воображения, и есть варианты, близкие к продуктам потребительского класса. С технической точки зрения порог исследований и разработок реабилитационных экзоскелетных роботов относительно низок, и в то же время они относятся к медицинским устройствам класса II, а порог регистрации относительно низок; ограниченные технические характеристики экзоскелетных роботов для помощи при ходьбе постоянно преодолеваются; порог технических исследований и разработок хирургических роботов относительно высок, и они относятся к медицинским устройствам класса III. Порог регистрации и цикл в Китае очень длительные. Поэтому неудивительно, что экзоскелетные роботы взорвались в Китае.
Что касается передовых технологий, то на данном этапе Сианьский университет Цзяотун, Имперский колледж Лондона и Мельбурнский университет проводят исследования электроэнцефалограммы, в то время как Гонконгский политехнический университет фокусируется на исследованиях, объединяющих транскраниальную магнитную стимуляцию и экзоскелетных роботов. Все это очень передовые направления в области нейронной реабилитации и роботизированной реабилитации в мире в настоящее время. Тем не менее, реабилитационная медицинская промышленность Китая все еще находится на ранней стадии развития. Даже для некоторых экзоскелетных роботов, получивших различные медицинские сертификаты, больше предприятий по-прежнему тратят большую часть своей энергии на исследования и разработку медицинских экзоскелетных роботов. По-настоящему коммерчески применяемые продукты в основном находятся в оборудовании для реабилитации суставов, таком как тренировочный экзоскелетный робот для реабилитации нижних конечностей Майбу Робот, экзоскелетный робот для реабилитации рук и реабилитационное оборудование для запястья и лодыжки Фурье.
В основном были следующие проблемы, которые преследовали экзоскелетных роботов на ранней стадии. Первая проблема была энергетической проблемой. Ранние экзоскелетные роботы были неотделимы от внешней энергии. Привод через двигатели внутреннего сгорания и кабели когда-то был проблемой, которая препятствовала развитию роботов, что влияло на вес и устойчивость роботов. Вторая проблема заключается в технологии управления. Технология управления позволяет роботам достигать эффективного управления и многомерного свободного управления точно на протяжении всего процесса и идти в ногу с различными изменениями в людях. Если нет способности воспринимать различные тенденции движения человеческого тела и оказывать помощь и поддержку действиям людей, экзоскелетный робот вместо этого станет обузой.
В настоящее время, с развитием литиевых батарей, топливных элементов и других эффективных источников энергии, некоторые экзоскелетные роботы начали хорошо решать проблемы энергетики и управления, и появилось много однофункциональных экзоскелетных роботов, включая формы подтяжек, перчаток, пальцев, шорт, наколенников и т. д., а области применения также распространились на промышленные, медицинские, гражданские и военные сферы.
**III.Заключение**
В настоящее время, с точки зрения рынка экзоскелетных роботов, поскольку существует конкуренция на промышленном рынке и зрелые продукты, такие как промышленные роботы, наиболее вероятным рынком для экзоскелетных роботов по-прежнему является медицинская сцена. Первый рынок - это рынок необратимых повреждений, в основном нацеленный на людей с нарушениями подвижности, вызванными повреждением мышц, костей, нервов, мягких тканей и старением. В этой группе 2C насчитывается около 90 миллионов человек. Это имеет большое значение для людей с физическими недостатками, чтобы они могли вставать. Второй рынок - это рынок обратимой реабилитации, в основном для временной мышечной атрофии и интеллектуальной реабилитации населения, вызванной лечением постельного режима по хирургическим причинам. Около 25 миллионов циркулирующих людей и учреждений сотрудничают для установления каналов каждый год.
В будущем основным рынком для экзоскелетных роботов по-прежнему должен оставаться потребительский рынок, например, для легких применений, таких как прогулки на открытом воздухе, походы, альпинизм, скалолазание и т. д., а также производство продукции в виде отдельных компонентов, подходящих для коленей, бедер, обуви, рук и т. д. Для этой части рынка нет определенных параметров, но пространство очень большое.
Есть надежда, что в ближайшем будущем, с завоеванием материалов и другими проблемами, цена экзоскелетных роботов продолжит снижаться и, наконец, достигнет уровня десятков тысяч или даже тысяч юаней. В это время рынок, несомненно, совершит огромный прорыв. И если экзоскелетные роботы смогут продаваться как универсальная одежда, возможно, исследование человеком неизведанной вселенной больше не будет далекой мечтой.
**Декларация**: Эта статья взята из Интернета, немного сокращена, и авторские права принадлежат оригинальной работе. Если она нарушает, она будет удалена.
Рекомендация по продукту.
Мы принимаем OEM-изделия на заказ, все изготавливаются в Китае. Выбирайте высококачественные электромагнитные клапаны для концентраторов кислорода по лучшей цене на Шэньян Холиан Точность Инструмент Ко., ООО.
О нас.
Компания Шэньян HOlian Точность Инструмент Ко., ООО., основанная в 2017 году, специализируется на производстве аксессуаров для генераторов кислорода: миниатюрный электромагнитный клапан для портативного медицинского генератора кислорода, 4-ходовой 2-позиционный медицинский генератор кислорода, электромагнитный клапан для медицинского генератора кислорода объемом от 3 л до 10 л, узел регулятора давления для концентратора кислорода, узел понижения давления для концентратора кислорода, точечный расходомер кислородного концентратора, точечный расходомер медицинского концентратора кислорода, 5-литровый расходомер для концентратора кислорода, специальный пожаробезопасный клапан для концентратора кислорода, пожаробезопасный канюльный клапан, соединитель трубки подачи кислорода, первичный фильтр кислорода, медицинский фильтр, обратный клапан (материал ПА6), обратный клапан (материал АБС), аксессуары для генератора кислорода, головка бака с молекулярным ситом, аксессуары для концентратора кислорода, воздушные фильтры, аксессуары для концентратора кислорода, разъем НПТ1/8-∅8, кислород Аксессуары для концентратора, разъем НПТ1/8-∅10, аксессуары для концентратора кислорода, 3-ходовое сопло, аксессуары для концентратора кислорода, сопло 90°, изготовление пресс-форм и литье под давлением.