電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/梁浩斌）外骨骼機(jī)器人在近期得到市場廣泛關(guān)注，五一黃金周期間國內(nèi)有多個(gè)景區(qū)引入了一批外骨骼機(jī)器人，并向游客提供租賃服務(wù)，幫助游客在景區(qū)登山等場景節(jié)省體力。

外骨骼機(jī)器人的概念其實(shí)起源于上世紀(jì)60年代，早期研究主要面軍用，隨后在經(jīng)過數(shù)十年發(fā)展后，在2000年后出現(xiàn)一些面向醫(yī)療康復(fù)的商用產(chǎn)品。

在醫(yī)療領(lǐng)域，外骨骼機(jī)器人可以讓患者自行完成康復(fù)訓(xùn)練，比如行走練習(xí)等；也能夠幫助下肢癱瘓患者恢復(fù)行走能力。

在軍工領(lǐng)域，外骨骼機(jī)器人能夠提高士兵的負(fù)重和持續(xù)作戰(zhàn)能力，這也是目前外骨骼機(jī)器人技術(shù)最領(lǐng)先的應(yīng)用領(lǐng)域。

外骨骼機(jī)器人也分無源和有源兩種。無源外骨骼機(jī)器人也就是指不需要外部的動(dòng)力，只依靠機(jī)械結(jié)構(gòu)來提供助力。比如通過儲(chǔ)能彈簧、杠桿等結(jié)構(gòu)，加上輕量化的材料，通過結(jié)構(gòu)的巧妙設(shè)計(jì)，將運(yùn)動(dòng)中被動(dòng)消耗的能量存儲(chǔ)，并在需要主動(dòng)發(fā)力時(shí)釋放這些能量。

典型的是程天科技推出的EasyGo無源外骨骼助行器，售價(jià)僅為2599元，重量不到2.5公斤，據(jù)稱能夠幫助穿戴者節(jié)省20%的體力。

有源外骨骼機(jī)器人則擁有更加復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，需要有傳感器、電機(jī)、軟件算法、結(jié)構(gòu)等多方面的配合，由于需要用電力驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所以續(xù)航受到電池容量的限制，電池也會(huì)給外骨骼增加一定的重量。

但有源外骨骼機(jī)器人能夠根據(jù)傳感器實(shí)時(shí)調(diào)整助力的輸出，通過控制電機(jī)來調(diào)整輸出力量，更加有效地輔助穿戴者進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作，并且更加省力，使用場景更加豐富。部分較為前沿的產(chǎn)品還能夠感知肌電/腦電信號(hào)等，通過監(jiān)測人體運(yùn)動(dòng)意圖來對外骨骼進(jìn)行精準(zhǔn)控制。

除了醫(yī)療和軍用之外，有源外骨骼機(jī)器人還能夠通過更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)幫助搬運(yùn)重物，可應(yīng)用在工業(yè)制造領(lǐng)域。

當(dāng)然，由于結(jié)構(gòu)和軟件算法的復(fù)雜性，有源外骨骼機(jī)器人的成本更高，售價(jià)較為高昂。

對于有源外骨骼機(jī)器人來說，主要可以分為機(jī)械結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、感知系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、能源系統(tǒng)等幾個(gè)部分。

其中驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主流是采用電機(jī)，與人形機(jī)器人類似，目前一些有源外骨骼是采用無刷電機(jī)配合行星減速器、蝸桿減速器、諧波減速器等對外骨骼進(jìn)行精準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)。

傳感系統(tǒng)包括核心的姿態(tài)傳感器IMU、電機(jī)角度傳感器、關(guān)節(jié)角度傳感器、力矩傳感器、位置傳感器、壓力傳感器等。

控制系統(tǒng)一般采用支持CAN總線的高性能處理器，傳感器采集的數(shù)據(jù)通過CAN通信傳輸?shù)街骺靥幚砥魃?，處理器根?jù)傳感器數(shù)據(jù)來對電機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的控制，控制信號(hào)同樣通過CAN傳輸至電機(jī)中上。這與目前的機(jī)器狗以及人型機(jī)器人控制方式類似，比如宇樹的GO2機(jī)器狗上采用的主控芯片是來自瑞芯微的RK3588，集成了4個(gè)Cortex-A76和4個(gè)Cortex-A55核心，支持四通道LPDDR4/LPDDR4X/LPDDR5外部存儲(chǔ)器接口，支持高達(dá)1066MHz（LPDDR4）和3200MHz（LPDDR5）的內(nèi)存頻率，NPU提供6TOPS 算力。

能源系統(tǒng)上，外骨骼機(jī)器人與其他機(jī)器人類似，普遍采用24V/48V驅(qū)動(dòng)，但由于是穿戴式設(shè)備，更加需要輕量化和高能量密度，以滿足長時(shí)間工作的需要。同時(shí)還可以通過能量回收技術(shù)，回收部分多余能量提高續(xù)航，那么這就需要更復(fù)雜的BMS和EMS能量管理系統(tǒng)。

相比人形機(jī)器人，外骨骼機(jī)器人的市場空間相對較小，且目前還面臨小型化、長續(xù)航等挑戰(zhàn)。未來在民用領(lǐng)域，外骨骼機(jī)器人有望能夠大規(guī)模應(yīng)用在醫(yī)療康復(fù)領(lǐng)域，幫助更多行動(dòng)不便的人重新獲取行走能力。