学术界为产业提供理论指导，产业界为学术界提供数据，学术界与产业界形成闭环。
编辑符号
组织|晴朗
机器人大讲堂直播间 044期
外骨骼机器人经历了蒸汽时代、电气时代、信息时代的发展，如今面临着人工智能、5G、工业互联等技术的快速发展，未来又将如何发展演化？我们特邀迈宝智能科技（苏州）有限公司CEO、苏州大学副教授魏巍做客「机器人大讲堂直播间」，分享发展中的外骨骼机器人及其关键技术。
魏教授将依据工业助力外骨骼的功能划分为三种：关键力输出、能耗减少、机能保护，并进行逐一介绍；同时将分析近几年外骨骼在学术进展及产业化发展进程，预测未来外骨骼行业的发展趋势。
本期分享要点如下
-
外骨骼对机器人技术及产业的推动
-
外骨骼从学术到产业的发展
-
助力外骨骼的功能分类
-
外骨骼的未来发展趋势预测
-
迈宝智能介绍
以下内容根据魏巍教授直播分享实录整理
一、外骨骼对机器人技术及产业的推动
机器人发展可以粗略划分为两个阶段，第一阶段机器人主要负责的是，人做不了的工作或者是在某些行业中代替人做一些事情，例如大型机械臂搬运重型物品和协作机器人等。
第二阶段是人机共融阶段，以外骨骼为代表，目标是人机耦合。在这个阶段不仅要考虑机器人本身的结构和设计，还要考虑人机耦合的关系与人与机器之间的相互影响。
之所做外骨骼机器人，是因为外骨骼机器人可以对人类进行赋能，使人变得更强，并且能够结合人的灵活性和机器的驱动力及准确性，适应更加复杂的场景。外骨骼机器人不论从哪个方面看都具有极大的优势。
二、外骨骼从学术到产业的发展
随着近年来，外骨骼的快速发展，在学术上形成了协同控制、意图识别、步态检测、人机耦合四个科学问题，推动了产业化发展，从而使客户端对外骨骼的需求也越来越强烈。学术为产业提供理论指导，产业为学术提供数据，使得学术和产业形成闭环。
目前，外骨骼的研究方向主要是围绕以下几个方面：
第一，柔性关节技术，动力源主要是具有高速响应的高功率输出的，目前主要是电驱动形式。
第二，意图识别技术，通过惯性量、交互量、脑电、肌电等来判断使用者运动意图。
第三，人工智能技术，每个人的步态方式不同，驱动角度和驱动力不同，通过数据磨合，寻找适合独自的模式。
第四，新型材料技术，通过更轻、更舒适的材料和人体结合，把各种模块合理布置。
第五，能源技术，保证安全性和高续航能力，并且在一些特种作业环境，还应该具有不同的防护能力。
产业应用中的模型简化——怎么获取能耗？
获取能耗要从两个场景中来分析，分别为实验室场景和实际场景。
在实验室中，通过采集生肌电得到局部肌肉的疲劳指数，另外一个是通过呼吸，获取整体能耗。但是在现场中，很难获得实时能耗，需要通过实验室大数据建立力-能耗-疲劳指数映射模型。
在实际应用中，对能耗测试标准要求相对实验室较低，采用普通传感器，例如：位姿、拉力、压力等传感器，通过力学分析获取能耗趋势。最后建立上位数据系统，能够远程观测运动情况，对能耗进行分析和评估。
三、助力外骨骼功能划分
1、关键力输出
应用场景在低频次、大负重作业，按照下图有源腰部外骨骼产品分析。
首先判断什么时候搬运东西，即意图识别，主要是有EMG、EEG、惯性量、交互力等方式。之后感知到关节功率变化曲线，与电机输出配准，驱动关节。最终通过实验测试，使得能耗相对降低，同时提升每小时的工作效率。
2、能耗减少
应用场景在高频次、往复作业，需要长时间运行，所以必须能耗减少。
通过实验分析，正常行走时的能耗比直立时的能耗低，而在不经常的动作上面则能耗较高，如登山、爬楼梯等。所以，设计外骨骼时，在平路上应该分散核心肌群，使得一些耐受肌群承力，而在登山或者其他消耗大的动作中，进行有源助力。
3、机能保护
应用场景为动作维持作业，分为有源和无源动作维持。
无源，即没有动力源，一般作业时需要保持动作很久，其主要是通过机械结构的传递把压力从核心关节上抵消；有源动作维持，常见于特种环境，例如用在医院，帮助医生稳定位置、防抖动。外骨骼主要是保护受力肌，分散其受力，使其肌电幅值得到一定降低。
四、外骨骼未来发展趋势预测
在外骨骼的未来发展中，主要从应用领域和技术发展两个方向进行趋势预测。
在应用领域方向，外骨骼会多在物流、军工、应急、康复、民用、特种行业等领域进行应用；在技术发展方向上，主要发展趋势有核心动力、人机功效的设计、高速的控制方法、软件升级硬件方法四个方面。
五、迈宝智能介绍
1、公司简介
迈宝智能科技（苏州）有限公司于2018年8月成立，是一家集研发、生产和销售为一体的科技型企业。公司从2008年进行技术积累，致力于外骨骼机器人技术、智能人机交互协作机器人技术、移动式机器人技术与智能视觉系统的开发。
2、应用场景测试
主推三款产品，分别是黄蜂系列、飞燕系列、绿蚁系列。
3、外骨骼共研平台——迈宝智能科技雪猿平台
雪猿（YETI）智能可穿戴外骨骼机器人，是一个可二次开发，具有惊人表现力的强大平台。该平台具有肌电、脑电、语音等控制接口，集成各类检测型传感器，可用于物理紧耦合、步态分析与学习、意图控制等前沿课题研究。
雪猿平台针对各类高校、科研机构、康复机构三大应用对象，可应用于机器人控制、人因工程、生物力学、康复医学四大学科，并且具备多种开发平台、多种开发语言、多种硬件接口、全开源SDK。
– END –