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人體可穿戴外骨骼機器人或迎顛覆式發展

近日,停牌將近3個月的龍生股份(002625.SZ)復牌後連拉漲停。該公司擬定增募資不超過72億元,用於投資超材料智能結構及裝備產業化等項目,堪稱國內乃至全球超材料第一股。其超材料智能結構及裝備產業化項目的主要產品包括地面行進裝備超材料智能結構和可穿戴式超材料智能結構。分析其相關公告內容,可以發現,其中的可穿戴智能結構絕非目前市面上的智能手表、智能眼睛、智能水杯等等已經進入人們日常生活的東西,而是Wearable Robotic Exoskeleton,翻譯成中文就是人體可穿戴外骨骼機器人。
“人體外骨骼可穿戴機器人是一類通過精密機械裝置協助人體完成動作的裝置(同步、加強、模仿),它結合瞭外骨骼仿生技術和信息控制技術,涉及生物運動學、機器人學、信息科學、人工智能等跨科學知識。受制於高度符合人體動作準確度的實現難度、運動意圖判斷、能源供給、結構材料(輕型、堅固、有彈藥性)、控制策略等影響因素,人體外骨骼助力機器人目前仍處於早期階段。” 《一種可穿戴機器人的多傳感器感知系統研究》
最早的人體外骨骼助力機器人是1966年美國通用電氣公司研制的Hardman助力機器人。下圖為1978年麻省理工學院研制的外骨骼機器人。

日本CYBERDYNE公司已經面向日本推出瞭機器人外骨骼套裝HAL,並計劃進軍歐洲市場。CYBERDYNE公司HAL售價約5萬美元,也可以采取按月租賃的方式進行使用。主要用於工業負重、康復醫療等領域。
2014年,Wintergreen Research發佈康復中心機器人行業報告(包括康復機器人、主動型假肢、機器人外骨骼等),預測美國市場將從目前的9300萬美元增長至2020年的18億美元。以上數據僅針對美國市場,對於有“人口紅利”的中國,我們不難推測出將有多大的市場空間。

美國五角大樓認為,未來士兵應當全面實現機械化和自動機器人化,並責成DARPA(美國國防部先進技術研究局)負責,撥款5000萬美元從事這一領域內可穿戴機器人項目的研究。美國雷神公司在2007年收購瞭專業機器人研發企業“Sarcos”進軍這一領域,並得到瞭DARPA1000萬美元的研制經費資助。收購後,美國知名投行全部上調瞭雷神的股票評級。

雷神公司股票評級(2007年收購專業機器人研發企業“Sarcos”後)

DateResearch FirmActionFromTo1-Aug-07Matrix Research提升買入強力買入27-Jul-07Friedman Billings提升與大盤持平強於大盤12-Jul-07JP Morgan提升中性增持股份22-May-07Cowen & Co提升中性強於大盤3-May-07Lehman Brothers提升持股觀望增持 雷神公司目前設想的軍用外骨骼SarcosXOS2主要客戶是經常進行繁重體力勞動的後勤部隊,比如為軍機加掛彈藥(通常一枚格鬥彈藥需要三人合力安裝),搬運沉重的軍事裝備等。
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在《鋼鐵俠2》中飾演SHIELD特工的克拉克 格雷格看著SarcosXOS2軍用外骨骼套裝台中產後護理機構

SarcosXOS2軍用外骨骼測試者正拉起200磅的負重

SarcosXOS2軍用外骨骼測試者單手提起一枚155毫米榴彈藥炮彈藥

通過美國近期發佈的機器人外骨骼系統招標書,可以看到目前制約行業發展的幾個難點:

以上幾個難點嚴重制約瞭該產業的發展。目前的能源動力均為電池驅動,其中電池行業的發展大傢有目共睹,現在的電動車采用的電池技術仍然是上世紀70年代的成果,短期內也沒有任何技術突破的可能,隻能通過結構材料的減重、傳感器的微小化、低功耗化來解決。
龍生股份即將開展的超台中坐月子中心推薦材料智能結構及裝備項目,恰恰解決瞭結構材料和控制傳動的問題。超材料具有輕型、高強度的特點,並且可以將傳感器與結構共形,達到傳感器最小化、無形化的效果。可以預見,其項目成熟時,或將改變整個人體可穿戴外骨骼機器人產業。

超材料可穿戴智能結構可提升人體動作機能,具有超越傳統材料的機械台中坐月子費用性能和耐候性

超材料可穿戴智能結構可增強環境感知能力

也許,就在不遠的將來,下面的場景都會實現:

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