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你所憧憬的酷炫外骨骼,在现实中可能还只是搬

尼古拉斯·戈茨(Nicholas Gotts)是福特汽车公司的一名员工,以前 6 年里,他险些天天都在福特旗下的野马跑车装置线上繁忙,干得最多的工作便是拧螺丝。

在汽车流水线上,员工们大年夜多会应用工业级的电钻机,站在汽车底盘下方,将电钻机举偏激顶,才能把螺丝固定到框架内。这个动作戈茨天天大年夜概要做 500 次,这也使他早早患上了腰肌劳损。

但从去年开始,戈茨在装置线上动作变得轻快许多,也不像曩昔一样做一刻就要停下来歇一歇。

秘密在于戈茨身上那套特殊的事情背心:它的主体是一块金属背板,由两侧的肩带和腰间的环形臀带所支撑,与之相连的管状支架则从后背不停延展到双臂两端。

由于其构造和设计和人体骨架相似,这种稀罕的装配也有一个更形象的名称,叫做「外骨骼」。

▲ 1890 年,俄罗斯发现家 Nicholas Yagn 设想的帮助行走装配图。

自蒸汽期间起,一名俄罗斯人就曾萌生过「用外置骨架共同压缩气囊的要领来改夫君类运动力」的设法主见,但当时并未集成供电系统,反而必要由人自己花力气来操作,动力没若干,包袱倒是重了许多。

▲60 年前,通用电气公司应美国军方要求开拓的外骨骼装甲。图片来自:Baomoi

到了上世纪 60 年代,真正意义上内置了动力系统的外骨骼设备才呈现。当时,通用电气公司应美国军方要求,开拓了一套名为「Hardiman」的增强型装甲,号称能让应用者举起近 700 公斤的重物——相称于举起一头水牛。

然而,历经 60 年,大年夜部分人对外骨骼的认知仍旧只停顿在片子和游戏作品之中,它们满意了少数人对超能力的想象,却更像是一个被娱乐化的产品。

而在现实天下,这个看似能付与人体奇特能力的设备,却并没有那么令人注视。

因外骨骼而改变的医疗、工业和军事领域

在收到福特汽车的订单前,Ekso Bionics 公司已经得到了打开医疗市场的钥匙。

2012 年,Ekso Bionics 推出首款外骨骼支架设备 Ekso GT,开始与当地的神经康复中间相助,让截瘫患者和其它行动不便的病人能够从新得到站立能力,或是用于步碾儿练习。

▲ 截瘫患者应用 Ekso GT 用于步碾儿练习。图片来自:RoyalBucksHospital

整套设备由铝合金和钛合金构成,虽然重量高达 20 公斤,但因为自力的支撑布局,以及连接的金属支架,重量会转移到最底部的脚板上,以是穿着者并不会有显着的负重感。

同时,腿部和膝枢纽关头的传感器还会检测患者的运动能力,再经由过程电动马达来施加外力,赞助患者双腿移动。

四年后,这款设备拿到了美国 FDA 食物药品治理局的许可,意味着 Ekso GT 能够灼烁正大地用于治疗脊椎受损或中风患者。

Ekso Bionics 的开创人 Russ Angold 回忆说,在医疗领域崭露锋芒后,便开始有人向他咨询,是否有面向工人的外骨骼设备,而福特就是此中一家。

「他们问我,既然瘫痪的人可以从新走起来,那么你们能用同样的技巧,让工人变得更强壮吗?」

事实上,但凡是那些必要举起手臂,并长光阴维持一个姿势事情的人——比如要肩扛伟大年夜器材的照相师,餐厅里的上菜员,或是周详仪器维修的电工等,都或多或少存在手臂和肩部肌肉的劳损,以致会伸展到背部和腰部,对日常生活造成影响。

▲ 福特汽车流水线上应用的 EksoVest 外骨骼。

为了低落这种经久重复功课后造成的身段损伤,自 2017 年起,福特汽车公司开始与 Ekso Bionics 相助,在美国两家工厂测试新的工业用外骨骼设备「EksoVest」,一年后,这种装配适用范围扩大年夜至福特在举世的 15 个地区工厂。

如今,福特已不是独逐一家将外骨骼设备运用到工厂装置线上的公司。在加拿大年夜胡士托市的丰田汽车工厂中,同样有近 200 名工人同样在应用 Levitate 公司的「Airframe」外骨骼来帮忙超声波焊接的检测事情,而宝马和波音公司的流水线上也有类似产品的身影。

▲ 日本 Cyberdyne 公司研发的 HAL 外骨骼也已经在医疗领域应用多年。

可以说,对付那些想要保护工人,前进效率,并避免呈现巨额医疗赔偿的工厂来说,这些外骨骼无疑是个不错的副手。

▲ Levitate 公司开拓的「Airframe」外骨骼。

工人尼克·范德巴恩(Nic Vanderbaan)就表示,41 岁的他已经很难离开外骨骼去事情,这就像有人在帮他托起手臂并维持固定,而假如他想把手垂下来,这种托力也会垂垂消掉。

「它不会让你得到超人般的怪力,但却能减轻你的事情包袱。一旦习气后,你就会把这些金属支架视为自己身段的一部分。」

至于在军事领域,外骨骼的相关钻研则会更早,各大年夜国不停都在加强对外骨骼的钻研力度。如今很多夷易近用领域的外骨骼技巧,比如前文提到的 Ekso Bionics,本身也有异常深挚的军方背景。

今朝,有名军工企业洛克希德马丁公司开拓的 ONYX 外骨骼系统,正计划在今年下半年交付美军进行田野测试。它的目的并非是增强战争能力,而是减轻应用者腿部和背部的负荷,中国同样展示过类似的原型产品。

此外,美国陆军实验室也在探索「第三臂」的观点,即应用外挂的小型机器臂来作为武器支架,缓解士兵的肌肉疲惫。

当痛点问题被办理之后,外骨骼就徐徐成为这些行业中切实的需求,但对大年夜部分通俗人来说,想要切身打仗到外骨骼仍不是一件轻易的事。

通俗人想拥有外骨骼依旧很难,资源便是个大年夜问题

每一家临盆外骨骼的公司,都盼望自家设备能够得到更广泛的遍及。终究,假如它能让截瘫患者从新得到行走的能力,为什么不能取代轮椅呢?

但这此中涉及两个难点,一是高昂的资源,二是电池问题。

▲ 图片来自:StreetRegister

2017 年,《华盛顿邮报》曾报道了一位因手术掉败导致下肢瘫痪的患者,当时她在康复中间借助以色列 ReWalk 公司的外骨骼产品从新得到了行动能力,但在沟通理赔时却遭到了保险公司的回绝,来由是「担心设备的安然性和实用性」,以是并未将外骨骼列入到投保范围内。

当时,一套 ReWalk Presonal 6.0 外骨骼套装的价格约为 8 万美元,Parker Hannifin 公司临盆的 Indego 则靠近 10 万美元,至于前文说起的 Ekso GT 还会更贵,大年夜概在 15 万美元阁下,这远远越过了单个家庭可支付的范围。

也因如斯,今朝大年夜部特别骨骼公司的贩卖目标只能集中在大年夜型康复中间、病院或是工厂里,假如小我想要购买,得到保险公司的补贴会是一个不错的路径,但条件是必要得到保险公司的认可。

▲ 图片来自:wjct

「他们对外骨骼的预期是,它不仅能赞助人们规复行走能力,还可以供给必然的医疗效用或赞助。」耶鲁大年夜学放射学教授 Howard Forman 说,他觉得今朝外骨骼设备的定价,跨越了它们在保险公司眼中的代价。

不过,一些外骨骼产品也会强调自己对人体性能的改良。比如在 ReWalk 产品先容中,就标注了「可以低落患者的体脂、改良肌肉对姿势的节制、平衡肠道及膀胱功能,并前进氧的代谢及心率」等字样。然而详细的改良功效也因人而异,故很难给出明确的的量化指标。

此外,动力外骨骼每每会内置大年夜量的检测传感器和液压装配,假如不想拖着一根电线走来走去,独一的法子便是自带电池,可现阶段多半设备仅能坚持数小时的续航,极大年夜限定了户外的行动范围,而在有限的体积下,堆电池的做法肯定是行不通的。

一个残酷的现实是,要是一台外骨骼掉去了供电系统,那么它和一堆废铁也没什么差别,这也是为什么至今仍很难在军事领域看到外骨骼设备的大年夜规模应用。

当然,已经有公司开始钻研低资源,以及轻量化设计的外骨骼设备,它们会应用更轻的材料,更紧凑的造型,或是引入 AI 技巧,让这些机器支架能够更精准地识别我们的肢体动作。

▲ 图片来自:TechCrunch

加州大年夜学伯克利分校和 suitX 就曾给过一个不那么奢侈的成品。两者相助主打的 MAX 将外骨骼分为背部、肩部和腿部,各部件的定价均不跨越 5000 美元,买家可以根据实际必要入手全套设备,也能只选择此中一两件,资金压力显着会小不少。

之后,SuitX 还计划打造更多智能化、低资源的外骨骼设备,比如帮运动员削减氧气耗损量,使其得到更长的奔腾光阴。

▲ 图片来自:Wired

在美国范德堡大年夜学,工程师们还钻研出一种由弹簧驱动的外骨骼设备。和那些险些布满满身的金属支架不合,这个外骨骼只有踝枢纽关头的部分,仅有 400 多克重,加上不必要设计电池和动力系统,原型产品的资源仅为 100 美元。

这和卡内基梅隆大年夜学此前发现出的踝枢纽关头外骨骼十分相似,两者都传播鼓吹可以削减应用者小腿肌肉的包袱,缓解走路时所必要遭遇的压力。

外骨骼走向商用的背后,也是人与机械关系的赓续蜕变

据 ABI Research 的钻研申报称,本日,全部外骨骼市场的硬件收入仅为 1.92 亿美元,估计到 2028 年会达到 58 亿美元的规模。

事实上,除了工业、医疗和军事领域,外骨骼彷佛还没有找到其它更相宜的应用处景。这不仅是由于价格上下,还要回答能拿来干什么的问题。总不能说,我们买外骨骼便是为了去搬砖吧?

何况在这些领域,外骨骼所面对的竞争不仅来自于同业,还有其它新兴技巧,比如资源同样鄙人降的 AI 智能机械人。

▲ 一些外骨骼可以让那些必要站立事情的人享受坐「空气板凳」的便利性。

在仓储、物流和办奇迹等多个领域,AI 智能机械人已经能完全取代人类的事情;而对付那些追求效率、想要实现全天候运作的工厂来说,一个能 24 小时不间断事情、不知劳顿、以致不会犯错的机械人,比人本身更吸惹人。

也有人开始担心,外骨骼的遍及会衍生出新的抵触。英国工程技巧学会教授诺埃尔·沙基(Noel Sharkey)吸收 BBC 采访时就说:

「假如工人穿上外骨骼事情,疲惫感削减了,那么工厂是否会要求他们投入更长的事情光阴呢?没人能阻拦这种环境的发生。」

在上个月美国旧金山 Gray 艺术节上,一群身穿外骨骼的人正在暗中风格浓烈的工业电子配乐中起舞,每小我的动作都高度同等,好像一个个提线木偶。

▲ 图片来自:The Sun

本相是,在开演之前,举办方将事先编排好的跳舞动作脚本导入至每一个外骨骼设备中,这意味着不雅众们看到的舞姿,实则都是那些由金属支架和液压缸组成的外骨骼抉择的,人在这里不过是一个道具而已。

创作者路易斯-菲利普·德默斯(Louis-Philippe Demers)说,他盼望经由过程这场向意大年夜利书生但丁《地狱篇》致敬的演出,从新引发人们对技巧、机械节制议题的思虑。

但也有人另辟途径,选择把外骨骼变成内骨骼,直接和人体交融,变成组织的一部分。

▲ 图片来自:Brewminate

麻省理工学院的休·赫尔(Hugh Herr)教授就把自己描述为「仿生人」,他在某次登山变乱中掉去了双腿,之后就接入了一个包孕人造电极的假肢,与大年夜腿神经相连接,以便更机动地节制自己的「双脚」。

在 2014 年的 TED 演讲中,他表达了这样一个不雅点:

「我信托植入式神经毕竟会跨越假肢的范畴,进一步扩展至外骨骼领域,让人类仅靠意念和感到来节制它们,并从根本上创造一个从新熟识自我潜能的领域。」

或许外骨骼的迷人之处,恰好在于人在此中的周全介入感,就似乎无论是外置铠甲的钢铁侠,照样内注金属的金刚狼,意识都照样属于自己的,而无需对智能机械人拱手让贤,只是假如我们选择让自己周全机器化了,人类又照样人类吗?

题图滥觞:Suit X

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