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2017-12-05浏览量: 16

钢铁侠也许很远 但外骨骼在工业领域取得这些应用

据BBC报道,如果你看过《钢铁侠》(Iron Man)系列电影,你就会知道,强大的机器人套装给了发明家托尼⋅斯塔克(Tony Stark)以超人般的力量,让他可以战胜坏人。但是,远离科幻大片中的虚构世界,机器人外骨骼正为人类提供了略显平淡但非常有效的帮助。

可穿戴技术帮助员工做重复性的体力劳动

多年来,军方一直在进行相关研究,以期帮助士兵在更长时间行军中携带更多负重。与此同时,制造商们也在忙着制造机器人套装,为残疾人提供更强的机动性。但是现在,具有独特效果的外骨骼即使在传统工作场所也正成为重要的组成部分。

市场情报研究机构ABI research研究主管丹⋅卡拉(Dan Kara)说:“外骨骼是全手工劳动和机器人系统之间的桥梁,你会看到机器人身体与人类大脑的完美协作。但除此之外,你可以将外骨骼的使用与商业利益联系起来,这很容易量化。最主要的是它可以减少与工作相关的伤害,我们知道除了普通感冒外,背部受伤是导致人们无法正常上班的主要原因。”

福特汽车公司人类系统与虚拟制造部门的技术专家马蒂⋅斯梅茨(Marty Smets)指出,汽车工业已经使用机器人很多年了,但是机器人不能做所有的事情。他说:“在我们的工厂里,我们看到了对人和机器人同样的需求。”

福特公司装配线上的部分工人,每天需要举起手臂的次数高达4600次,每年大约100万次。这种重复性动作会让许多人患上背痛和颈痛疾病。现在,福特公司已经在两家美国组装厂配备了一种名为“EksoVest”的设备,它来自加州的Ekso Bionics公司。EksoVest通过为工人提供额外的2.2 - 6.8公斤升力,来帮助减轻工人的手臂压力。

福特密歇根装配厂装配线工人保罗⋅柯林斯(Paul Collins)说:“难以置信是唯一能描述这件设备的词,它让我的工作变得更加轻松,并让我整天都精力充沛、干劲十足。”福特公司表示,与工作相关的伤害大幅下降,目前他们正计划在欧洲和南美的工厂中引入外骨骼设备。

ABI research研究主管卡拉表示,目前外骨骼的工业使用相对较少,今年只有几千个。但是,潜在的市场可能达到数百万个。用于康复类的外骨骼成本可能超过10万美元,但它们可以完全替换用户的肌肉。然而,工业版本的外骨骼价格要便宜得多,大约每个在5000美元左右。这些外骨骼设备通常会增强人类的力量,而不是取代它,而且只会增强身体的一部分。它们也常常不需要任何外部力量。相反,通过将重量转移到地面上,它们可以帮助使用者提升10 - 20%的升举能力。

在日本,外骨骼在造船工业和大型商业建筑项目中被广泛使用。与此同时,美国零售商家得宝(Home Depot)正在测试外骨骼,以帮助工人卸载卡车,并将材料拖到地板上。另一个早期采用者是洛克希德⋅马丁公司(Lockheed Martin),该公司正在使用自己的Fortis外骨骼系统,允许工人在更长的时间内操作工具。

外骨骼有个支撑结构,可通过臀部、膝盖和脚踝上的一系列关节,将重物的重量从操作员的身体直接转移到地面上。此外,外骨骼也可以用于支撑工具重量的手臂,来帮助使用者隔离振动和扭矩的旋转力。洛克希德⋅马丁公司表示,使用这些设备的工人报告称,疲劳程度减轻了2/3,工作质量和工作效率更高,而且肌肉骨骼损伤也更少。

Sarcos机器人可以由穿着外骨骼的人远程操作

其他公司正在生产动力工业外骨骼,它们更像是电影中的机器人套装。例如,Sarcos提供了三种型号,最大的Guardian GT可使用其2米长的机械臂处理超过450公斤的重量。Sarcos首席执行官本⋅沃尔夫(Ben Wolff)表示:“我认为,动力外骨骼将在世界各地的工业应用中无处不在。这些设备将在很大程度上减少职业伤害,同时显著提高生产力。此外,这些设备可以延长老龄化劳动力的劳动寿命,并能让更多的人获得工作机会,而这些人以前只能由身材更高大的人胜任。”

其他的增强技术似乎显得更奇怪。例如,康奈尔大学西布利机械和航天工程学院的研究人员开发出了一个机器人“第三臂”,它可被连接到使用者的肘部。该组织说,这种手臂可用于包裹处理、仓库、甚至餐馆中。

研究人员维格尼什⋅瓦萨尔(Vighnesh Vatsal)说:“第三臂装置可以增强工人的够触能力,使他们能够在不接触或弯腰的情况下够到物体。这对于那些在移动中筛检物品的工人来说很有用,比如在仓库货架上提取包裹。它还将在诸如建筑工地等具有挑战性的环境中大显身手,比如在组装任务中,当工人用自己的双手在其上使用电动工具时,第三臂就能提供帮助。”

从长远来看,行业专家表示,外骨骼的价格将进一步下降,这意味着它们可以进入更多的工作领域。它们甚至可以在私人生活中发挥作用,在DIY、园艺和远足等运动中被广泛应用。因此,虽然我们永远无法模仿漫画英雄们的能力,但外骨骼却可以帮助我们做些家务琐事,比如熨衣服等。

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