外骨骼机器人,通俗来说就是“套在人体外面”的机器人,它是基于仿生学和人体工程学的设计,也称“可穿戴机器人”,外骨骼的坚硬外部可为人体提供支撑和保护作用,主要针对肢体残疾患者,帮助他们实现坐、站、行走、上下楼梯等基本功能。
中国外骨骼产业链发展现状 中国外骨骼行业发展潜力分析
外骨骼机器人技术是融合传感、控制、信息、融合、移动计算,为作为操作者的人提供一种可穿戴的机械机构的综合技术。
根据中研普华产业研究院发布的《2022-2026年中国外骨骼行业市场深度分析及发展预测报告》显示:
外骨骼机器人行业产业链可以分为上、中、下游三部分。产业链上游参与主体为外骨骼机器人核心硬件供应商,中游参与主体为外骨骼机器人核心技术系统研发企业与外骨骼机器人生产制造企业,下游涉及外骨骼机器人各类应用领域。
美国和日本在外骨骼机器人的研究上起步较早,研究成果和专利也更为丰富。尤其在动力系统方面,不仅出现了电力驱动、液压驱动甚至是气动等多种方案。这三种方案适用于不同的产品,也各有优势,电力驱动的机器人的动力更强劲,但人体负重较大,而液压驱动和气动的机器人则较为轻便。而中国的外骨骼机器人目前仍以学术研究为主,中科院、电子科技大学、北航等都在开展外骨骼机器人的研究。除了学术研究外,部分院校还开始探索“产学研”的模式,如依托于北航的大艾机器人、东南大学与科远股份的合作研究等。
无论是美国、日本还是我国的外骨骼机器人,大家都还处于技术迭代和升级阶段,还未进入大规模量产阶段。市场规模整体较小。中国市场方面,当前的市场规模还处于早期扩张阶段,2020年仅在几个亿的规模,预计到2025年将有几十倍的增长,达到40亿的规模。而未来一旦能够进入到每个有需求的家庭,规模将达上千亿。
从全世界范围看,国外在外骨骼机器人领域整体上领先于国内,但尚未形成绝对优势,国内在智能外骨骼机器人技术研发和产业化经验积累方面追赶势头迅猛。当前,外骨骼机器人整体还处于研发试用阶段,整体性能与实际使用需求还存在一定差距,距离大规模产业化应用推广还有较远距离。
从科学研究角度看,穿戴式助残机器人具有与人体强耦合、多交互、重协同的特征,其发展与脑科学、人体运动学、康复医学、机械信息科学均紧密相关,其技术突破可有力反哺促进多学科进步,是世界机器人强国多学科交叉研究的重点方向。外骨骼机器人亟需突破的技术点包括人机耦合、人体运动意图识别、助力效能与评估方法、自适应性等。科研人员需要在新机理、新结构、新材料、新能源、新传感、新驱动、新算法、新策略等方面开展深入研究,突破外骨骼机器人高效驱动、精准感知、智能控制等共性关键技术,在保证穿戴安全的前提下,逐步提升助力效能,改善外骨骼机器人的穿戴舒适性和便捷性。