本報記者 丁蓉
科幻電影《鋼鐵俠》中,主角穿戴“鋼鐵盔甲”之后,立即擁有了超人的力量和速度,這樣的情節令人熱血沸騰。當下,“鋼鐵盔甲”——外骨骼機器人已經從科幻作品走進人們的現實生活。
今年“五一”小長假期間,外骨骼機器人成了“爬山神器”,在安徽黃山、山東泰山、陜西華山等熱門景點受到游客熱捧。登山者穿上后,步履輕快,輕松登頂。
被譽為智能穿戴設備“天花板”的外骨骼機器人站上了“風口”,獲得資本加碼布局。不過,該產業距離大規模商業化仍面臨諸多挑戰。
外骨骼機器人如何進一步“強筋健骨”?多位業內專家在接受記者采訪時表示,外骨骼機器人產業正處于商業化臨界點,下一步需要在人機協同技術、輕量化材料、提升續航能力、降低成本等方面進行完善。目前多個領域對外骨骼機器人的應用需求正在增加,在市場需求的驅動下,未來幾年,外骨骼機器人將進入技術創新加速、產品形態迭代、應用領域拓展的關鍵時期。
從“冷板凳”走到“熱風口”
“外骨骼機器人是一種可穿戴設備,它既具備外骨骼的輔助增強功能,又融合了機器人的自主或半自主控制能力,能夠增強人體運動能力或輔助行動障礙者。”科技部國家科技專家庫專家周迪在接受記者采訪時表示。
早在20世紀60年代,美國通用電氣公司就研制出“Hardiman”外骨骼機器人,采用半仿生構型設計,通過液壓驅動,能輔助人們舉起重物。不過,由于技術限制和高昂成本,外骨骼機器人并沒有就此快速走向消費端,而是作為專業設備運用在醫療康復領域,用于幫助行走功能不健全的人維持和改善運動器官功能、增強肌肉的力量、促進血液循環等。這類高端醫療設備價格通常在100萬元以上。
外骨骼機器人近幾年才開始出現在普通人的視野。業內較早啟動外骨骼機器人商業化的深圳市肯綮科技有限公司(以下簡稱“肯綮科技”),2021年在泰山景區投放外骨骼機器人“C1Pro”,進行試點運營。
“我們此前做過許多產品,90%夭折在實驗室。早期的外骨骼機器人重達20公斤,穿戴笨重,難以被市場接受。轉折點發生在機器人的重量減輕到1.8公斤,并且引入人工智能算法精準識別步態的時候,我們開始接收到體驗者的積極反饋,越來越多的人借助它成功登上了泰山之巔,這對我們來說是極大的鼓舞。”肯綮科技創始人余運波向記者表示,“今年‘五一’期間,肯綮科技在泰山投放的500臺新一代外骨骼機器人‘π’,實現滿負荷運營。目前運營點延伸到全國10多家景區。還有很多景點正在與我們洽談合作。”
這一融合了人工智能算法、電子、動力等核心技術以及人體工學設計的穿戴設備,能感知穿戴者下肢運動趨勢并提供精準助力,一次充電可持續行走超5小時,行程約14公里,節省穿戴者30%左右的體能。“產品還在持續迭代,未來它可能是一條柔軟的褲子,甚至蛻變為我們的‘第二層皮膚’。”余運波表示。
除了肯綮科技之外,還有多家企業成果顯著。例如,杭州智元研究院有限公司推出的外骨骼機器人“踏山”,運用多模態數據融合技術,擁有生長型運動控制算法,能夠學習使用者習慣,實現越用越貼合的個性化體驗。長沙優龍機器人有限公司(以下簡稱“優龍機器人”)的“游龍”,已在岳麓山、衡山進行了相關實驗。
除了用于戶外運動場景之外,外骨骼機器人未來還有更廣闊的應用空間。在中關村物聯網產業聯盟副秘書長袁帥看來,在工業領域,生產線上的工作人員穿戴上肢外骨骼機器人以后可大幅提升裝配效率;在軍事領域,外骨骼機器人可提升士兵單兵負重能力和持續作戰能力;在應急救援領域,消防員穿戴外骨骼機器人可實現攜帶重型裝備攀爬高樓;在養老護理領域,外骨骼機器人已進入部分社區試點,輔助失能老人完成獨立行走動作。
“大腦”“筋骨”待進一步突破
2025年被業界認為是外骨骼機器人產業的“破局”之年。產業鏈企業還需要在人機協同、輕量化、續航能力、成本控制等方面持續突破,才能推動外骨骼機器人真正走向廣闊的消費級應用場景。
核心芯片是外骨骼機器人的“大腦”。只有高性能、低功耗、高可靠性的核心芯片,才能支持外骨骼機器人通過更多的傳感器與人體連接,運用人工智能算法判斷人體意圖并做出相應動作,提高人機協同的效率和舒適性。為此,芯片企業國民技術股份有限公司(以下簡稱“國民技術”)組建了專門技術團隊,攻克外骨骼機器人微控制器芯片的研發設計,并與外骨骼機器人廠商聯合研究,共同推動技術創新。
國民技術董事會秘書葉艷桃在接受記者采訪時表示:“公司推出的微控制器產品已在外骨骼機器人領域實現批量出貨。為了滿足外骨骼機器人在復雜場景下需求,最近發布的高性能微控制器N32H7系列芯片,采用雙核架構,提升計算能力和處理效率,能夠支持端側輕量級機器學習算法,為實現電機自適應控制提供算力。接下來,公司將繼續研發攻堅。”
材料作為外骨骼機器人的“筋骨”,其輕量化程度是外骨骼機器人能否被市場接受的關鍵。外骨骼機器人的材料從初期的金屬材料逐步演化為新型材料,如何讓其變得更加柔性和輕巧,是當前不少企業面對的重要課題。例如,浙江精工集成科技股份有限公司深耕碳纖維材料領域,公司研發團隊正在對髖關節外骨骼助力機器人進行商業化場景應用的調試測試等工作。
電池是外骨骼機器人的“能量塊”。相較傳統消費電子、新能源汽車領域,外骨骼機器人對電池產品提出更為嚴苛的要求。目前外骨骼機器人續航能力普遍為幾小時,而理想續航能力要達到一天甚至幾天,并且電池重量有待進一步減輕。為此,電池企業加速技術突破。以格林美股份有限公司為例,其團隊在高比能、高倍率的高鎳三元正極等領域深入研究,致力于實現用更小體積和更輕重量的“能量塊”提供更多能量。
此外,降低價格是推動外骨骼機器人普及的關鍵。“相對于應用在專業領域的產品,走向生活場景的消費級外骨骼機器人在智能性、輕便性方面都面臨更高要求,現階段生產成本仍然高企。只有依托人工智能技術、芯片技術、新材料技術、動力電池技術的全方位革新突破,才能打破行業發展的瓶頸,推動產業走向規模化,降低成本。目前外骨骼機器人在景區主要以租賃形式提供給游客,這類商業模式上的創新,也有利于推動產業發展。”薩摩耶云科技集團首席經濟學家鄭磊表示。
政策、資本、企業三端發力
政策的支持,正有力引導產業加快發展。2023年1月份,工業和信息化部等十七部門印發的《“機器人+”應用行動實施方案》提出,積極推動外骨骼機器人、養老護理機器人等在養老服務場景的應用驗證。同年10月份,工業和信息化部印發的《人形機器人創新發展指導意見》提出,攻關“機器體”關鍵技術群,突破輕量化骨骼、高強度本體結構、高精度傳感等技術。
此外,多地發布支持外骨骼機器人發展的方案。例如,2024年11月份,上海市政府辦公廳印發的《上海市發展醫學人工智能工作方案(2025—2027年)》提出,推廣外骨骼等康復機器人、中醫針灸推拿機器人等外治設備。2025年5月份,四川省經濟和信息化廳等八部門印發的《四川省腦機接口及人機交互產業攻堅突破行動計劃(2025—2030年)》提出,加快推動人機協同外骨骼、觸覺反饋手套、AR智能眼鏡等規模化生產應用。
在資本端,外骨骼機器人賽道投融資熱度持續高漲。今年5月份,上海傲鯊智能科技有限公司宣布獲得上海彬復卿云創業投資合伙企業(有限合伙)和老股東上海國儀福光智造私募投資基金合伙企業(有限合伙)的投資。自2018年成立以來,該公司已累計完成5輪融資。新資金有望加速公司消費級外骨骼機器人產品量產,推動外骨骼硬件及人工智能技術的深度融合。
今年5月份,優龍機器人也宣布完成數千萬元級戰略融資。本輪投資由長沙市屬國資旗艦平臺——長沙城市發展集團旗下領新基金獨家注資,將重點支持優龍機器人在深化研發、產線擴建、場景開拓三大方向的升級。
在企業端,不僅產業鏈各環節企業發揮所長,而且跨界合作如火如荼。探路者控股集團股份有限公司(以下簡稱“探路者”)去年12月份發布了下肢外骨骼戶外智能裝備,目前正處于系統化研發階段。探路者相關負責人表示,公司持續深化產學研合作,不僅與北京新興東方航空裝備股份有限公司在可穿戴外骨骼產品方面深入合作,還與清華大學天津電子信息研究院在智能穿戴設備領域的技術開發、產品定義、生態構建等方面展開合作。
根據國際研究機構ABI的數據,2025年至2028年為外骨骼機器人產業的高速增長階段,預估年均復合增長率為47.7%,2028年全球市場規模將達58億美元。據中研普華產業研究院分析,2025年中國外骨骼機器人市場規模將達42億元人民幣,2023年至2028年年均復合增長率約為50%。
陜西巨豐投資資訊有限責任公司高級投資顧問丁臻宇表示,在政策、資本、企業三端的合力推動下,外骨骼機器人不再是遙不可及的科幻概念,必將成為科技普惠人類的核心載體之一。
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