牛迪普力人体外骨骼:有了这副“骨架” 普通人都可变身“钢铁侠”
项目或公司:牛迪普力人体外骨骼(重庆市牛迪科技发展有限公司)
一句话简介:一种辅助人体承重或助力的穿戴式机械装置。
应用场景:国防军事、消防救援、工程劳保、医疗康复、老年康养、运动健身。
项目亮点和价值:国内首家实现开模量产的外骨骼公司,在国际上首次提出运用于外骨骼的带离合并联式弹性驱动方案,拥有独立知识产权,驱动系统具备体积小、能耗低、效率高的特点。目前产品在部队已有批量使用,正面向民用开发和推出新系列,未来市场将更为广阔。
人体外骨骼,顾名思义,是穿戴在人体外部的机械辅助装置,就像长在人体外部的一副“骨架”。有了这副“骨架”,普通人都可变身“钢铁侠”:背负50公斤重物在高原上行走,恍若无物,如履平地。
重庆市牛迪科技发展有限公司(以下简称牛迪科技,36氪曾予关注)的商业化之路,始于参加2019年国内首个外骨骼专业竞赛——“超能勇士-2019”单兵外骨骼系统挑战赛。牛迪科技的普力无源负重外骨骼获得了西安赛区四项全能第一和总决赛负重行军第二名的成绩,因此获得了订单及战略合作方。到2021年,成为国内首家实现开模量产的外骨骼公司,实现上千万元终端销售额。
人体外骨骼目前在我国的市场处于起步阶段,主要有两大类应用:一是代替康复师进行训练辅助的医疗外骨骼,二是应用于国防军事、消防救援、工程物流的工程外骨骼,市场规模约280亿。“它更广阔的未来市场在于民用。医疗手段延长了人类寿命,人工智能延展了人类大脑,外骨骼作为一款人机混合增强的智能穿戴装备,可以无限延展人类的机能。仅仅是疾病导致运动能力受限或丧失带来的市场规模就为7.5万亿。”
牛迪科技创始人、CEO袁博说,“跟两年前相比,我们最大的变化,首先在商业模式上形成了完整的闭环,公司目前已经依靠这个商业闭环正常运行;其次在技术上不断迭代,两年前只有被动式(无源)负重外骨骼产品,现在主动式(有源)产品已经成熟,今年会推出。”
为何牛迪科技会在人体外骨骼领域脱颖而出?袁博分析,在于其团队为工业设计出身。袁博本人就是机械工程博士,曾获得国际数学建模特等奖。“机械很美,美在很复杂的装置可以通过很简单的机械结构去实现,中国的筷子就是典型的例子。”
这带来了牛迪科技的三个技术特点:
一是在驱动技术上,国际上首次提出运用于外骨骼的带离合并联式弹性驱动方案,拥有独立知识产权,驱动系统具备体积小、能耗低、效率高的特点。牛迪科技全自主研发的电机驱动器,可以为能耗更高的外骨骼产品提供助力,同时体积更小,外观更美观。
二是在控制算法上,全自主研发人机交互系统,通过多模态运动、生理信号采集 ,其控制算法能够深度学习、精准预判,给人体提供适度增能。“外骨骼怎么智能识别人类真实的运动意图是很难的。例如你在连续上台阶,突然被人叫住了,你想停下来,可外骨骼还在帮你噌噌噌往上走……”
三是在人机工程上,牛迪科技所有产品的零部件都是三维曲面建模,贴合肌体,穿戴舒适。人机同构性好、人机耦合性高,提升助力效能。
袁博说,“创新能力一直是我们的优势。”公司成立5年,完成了人体三维图库、肌电信号采集、最大肌力测试、耗氧量测试、运动步态分析等原理试验,产品实现了十多次的迭代。通过自主研发的驱动技术、独创的控制算法、领先的助力效率,已经构建较高的技术壁垒。
公司首代产品为无源负重外骨骼X9系列。该外骨骼系统总重小于5kg,穿戴后人体最大承重可达70kg,穿戴后的感受约等于没有负重。经过简单培训后,快速穿戴时间小于60秒,快速解脱时间小于30秒,穿戴后,可完成走、跑、跳、蹲、踢、爬等动作,适应铺装、越野、平路等复杂环境。
2022年将推出有源系列2款量产产品,覆盖工程搬运和户外负重、运动两个场景。2021年12月27日,工业和信息化部等部门组织开展的2021年度特种机器人产业链“揭榜”推进活动发布成果,牛迪科技的有源外骨骼在活动中荣获“优秀解决方案”及“榜单优胜单位”,以第一名的成绩揭下外骨骼助力机器人榜单。
关于未来发展,牛迪科技一是会继续优化技术产品,进一步采集人体数据,以海量数据优化控制算法,最终形成大数据生态,包括步态统计、疾病康复、科学增能、疾病预判等;二是会针对养老、工业企业等民用需求的市场,进行产品研发和市场拓展。