问题

提到“外骨骼”,你第一个想到的应用场景是什么?

回答
一提到“外骨骼”,我脑子里最先跳出来的画面,不是科幻电影里那些能飞天遁地的超级英雄,而是那些在工厂流水线上挥汗如雨的工人,或是那些在家中努力照顾家人的残障人士。

让我详细说说我脑海里这两个最先浮现的场景吧。

场景一:工厂流水线上的解放者

想象一下,在一个大型的汽车制造厂,或者电子产品组装车间。空气中弥漫着机油和金属的气息,机器的轰鸣声此起彼伏。工人们穿着统一的工服,他们的双手不停地重复着同样的动作:拿起沉重的零件,将其精准地安装到位,然后拧紧螺丝。

尤其是那些需要长时间保持某个姿势,或者需要搬运重物的工作。比如,一个工人需要将一个十几二十公斤重的车门安装到车身上,他可能需要将这个门抬高到肩膀的高度,然后小心翼翼地对准螺栓孔。这个动作,每天要重复几百次。日积月累,腰酸背痛、关节劳损就会成为常态。很多经验丰富的老师傅,因为长年累月的重复性劳动,手上、胳膊上、还有腰部,都留下了深深的职业病痕迹,干到一定年龄就不得不提前退休。

这时候,如果一个工人穿上了动力辅助型外骨骼,那场面就完全不一样了。这件外骨骼,外观上可能有点像科幻电影里的那种,但更加注重实用性和舒适性。它由轻便但坚固的金属合金或者复合材料制成,像一个轻巧的“外壳”包裹在工人的身体外部,主要覆盖在四肢和背部。

当工人弯腰去拿重物时,外骨骼的传感器会感知到他的意图和动作,内置的电机和液压系统就会立刻介入,提供一股强大的支撑力,将身体的重量分担到外骨骼的框架上。工人会觉得,刚才那个沉甸甸的零件,现在变得像拿了一个泡沫板一样轻松。他可以毫不费力地将零件抬高、移动、安装,而且这个过程中,他的脊柱和关节都得到了很好的保护,不再承受巨大的压力。

再比如,那些需要长时间手臂抬高的工序,比如在生产线上安装天花板组件或者某种复杂的电子线路。过去,工人可能需要咬牙坚持,肩膀酸痛到无法抬起。有了外骨骼,手臂的重量和操作时的阻力都会被外骨骼的支撑臂承担一部分,工人就能以更小的力气、更持久地完成工作,大大降低了疲劳感和受伤的风险。

这样的外骨骼,对于工厂来说,意味着什么?首先,工人可以更长时间、更高效地工作,而且受伤的几率大大降低,这直接减少了工伤赔偿和医疗费用。其次,由于体能消耗变小,工人的工作满意度也会提高,留岗率可能会增加。更重要的是,它让一些本来因为体力不支而无法从事的工作,变得对更多人开放,比如一些上了年纪的工人,或者体格相对弱小的工人,也能胜任以前需要极高体力的岗位。

这不仅仅是一个工具的进步,更像是一种对“体力劳动者”的解放。它让辛勤的劳动者能够更健康、更体面地工作,而不是被身体的极限所压垮。

场景二:家庭中的希望之光

另一个让我感触深刻的应用场景,是那些康复和辅助生活的领域。

想象一下一个因为中风、脊髓损伤或者年迈而导致下肢无力,甚至完全瘫痪的人。他们曾经拥有自由行走的双腿,如今却只能依靠轮椅生活,每一次的站立和移动,都需要他人巨大的帮助,或者依靠笨重的、有限的辅助设备。

当这样一个人穿上为他量身定制的辅助行走外骨骼时,那种转变是难以言喻的。这件外骨骼可能看起来比工业用的要更轻巧、更优雅一些,更加贴合人体曲线。它可能需要一些外部的控制装置,比如一个可以由用户操纵的摇杆,或者更先进的生物电信号识别技术,让用户能够通过意念或微小的肢体动作来控制外骨骼的行走。

穿戴好外骨骼,按下启动按钮。起初,可能还需要有人在旁边扶着,但很快,那个人就能感受到一股来自外骨骼的稳定支撑力,从脚部到腰部,再到背部。当他迈出第一步时,那条曾经冰冷、失去知觉的腿,竟然在他的控制下抬起、向前,然后稳稳地落地。 这种感觉,对于长期失去行走能力的人来说,简直是重获新生。

他不再只是被动地坐在轮椅上,而是可以依靠自己的力量站起来,走到厨房给自己倒杯水,走到窗边看看外面的风景,甚至可以和家人一起散步。这种“重新获得独立性”的感觉,对一个人的心理状态是颠覆性的。它不仅仅是身体上的解放,更是精神上的巨大鼓舞。

对于照顾他们的人来说,这种外骨骼也带来了巨大的改变。过去,搀扶一个行动不便的人,无论是站起来还是坐下,都是一件非常考验体力和技巧的事情,常常会导致照顾者自己也出现腰部损伤。有了外骨骼,病人自己可以更多地参与到移动过程中,大大减轻了照顾者的负担,让他们能够以更轻松、更可持续的方式来照顾家人,也为他们自己赢得更多的喘息空间。

所以,在我看来,外骨骼最打动我的应用场景,一个是它在工业生产中对劳动者的“赋能与解放”,另一个就是它在康复和辅助生活领域,为那些失去部分身体功能的人们带来的“希望与尊严”。它不是要把人变成机器,而是让人类在面对身体的局限性时,能够更好地发挥出自己的潜能,更好地生活。

网友意见

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想到这个我也是没救了。。。

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我请朋友做了一个外骨骼手部,

可以让人在睡觉或者无意识的状态下被动练习钢琴,

https://www.zhihu.com/video/1031881267696062464

这是我一个成人朋友。零基础练习五分钟之后,在钢琴上的跑动

https://www.zhihu.com/video/1031881456066359296
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我最近一段时间一直在做外骨骼设备,在我看起来,这类设备可以满足两种需要:

  • 首先是交互方向的触感力反馈外骨骼:

名字够长吧,这类设备主要满足用户在VR世界获得肢体触觉。也就是说,面向VR的外骨骼设备。

获得肢体触觉,用户就可以在虚拟世界真正的接触到物品。拥有力反馈,用户可以真正的和虚拟世界互动。简单来说,只有拥有触觉和力反馈的虚拟世界才是安全和真实的虚拟世界。

在这样的虚拟世界中,使用者可以触摸到道具,依靠墙壁。伏案工作,驾驶车辆。在外骨骼的支撑下,不但不会因为凭空挥舞而疲倦,而且还会因为可以触及到外部环境,而获得更加真实的体验。

相信我,任何体验过先阶段VR产品的人,都知道挥舞手臂是一件多疲惫的事情。

更重要的是,在外骨骼的支撑下,VR中的体验会更加细腻。现阶段我们可以做到模拟“挥舞-碰撞”的体验,这意味着,未来我们可以让玩家在VR中打羽毛球,更感受到球拍和球的碰撞。或者在使用刀剑的时候获得真实的战斗手感。

原型机1 https://www.zhihu.com/video/1032047717727453185

这个阶段,我们主要提供的是上半身的外骨骼,包括从肩部到上肢。主要是因为,在目前的VR中,大量的操作和手柄相关,同时有效的支持手部交互是极为复杂的。

现在完成了原理机阶段,下一步将制作一个完整的软硬件原型

模拟上半身,使用者可以获得大多数功能场景的支持,例如使用桌面伏案工作,挥舞武器获得打击感,操作设备获得一定力反馈操作等等。

这样我们就可以支持从社交娱乐到VR游戏的大多数场景需要。

之后我们还将支持万向跑步机,让使用者同时获得上半身的力反馈交互支持、随性所欲的自然移动。当上半身的交互设备完成之后,整个外骨骼将提供全身支持,包括腿部运动和胯部运动。

未来,绝大多数运动方式和物理环境都可以用VR设备和交互外骨骼,实现支持和模拟了。在VR环境下,用户不但可以体验各种虚拟场景的奇观,还可以体验各种超越现实生活的超凡体验。

原型机2 https://www.zhihu.com/video/1032047906416689152
  • 远距临场替身机器人

这同样是外骨骼的一个主要使用方式,用过外骨骼来获取操作者的行为,然后在远程机器人上表现出来。远程机器人在环境中的反馈,再通过外骨骼反馈给使用者。

目前德国航空局和俄罗斯航天局、NASA以及多个日本机器人公司,尤其是拥有人形机器人的公司都在试图通过这个模式,在现阶段实现操作者远程控制机器人完成复杂工作。尤其是现阶段AI和机器人自动化技术并不能很好的支持大多数业务场景。

例如救灾、装配、看护等等。甚至在一些高危、或者条件极其恶劣的场景下,替身机器人可以很好的提升相关人员的人身安全和工作条件。目前最为广泛的使用是防爆救援机器人。

在这个条件下,手柄很难细致的表达操作者的操作,同时需要较高的训练门槛。而外骨骼和手柄的配合则可以良好的让防爆专家专注于自己的工作,而无需在成为机器人控制专家。

从未来发展的角度来说,远程医疗、手术机器人也是如此。未来的外骨骼和手术机器人的结合,可以良好的支持医生实现远程手术的投放能力。

  • 未来

我们现阶段实现了已交互为目的的外骨骼设计,并提供了基础的力反馈支持,用于满足VR场景的需要,并且能有有效的配合外远程机器人用于专业技能的远程投放。未来,我们将提供全身性的力反馈支持,让使用者可以更加细致的体验虚拟世界带来的震撼,更加全面的获得机器人在远程的环境感知。

更重要的是,我们的目标是让每个人都能获得交互外骨骼,就像拥有鼠标或者触摸屏一样,我们希望未来的交互外骨骼能作为下一代互联网的基础交互设备。

有兴趣的朋友欢迎评论、私信和我交流。

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