摘要:外骨骼机器人能有效减轻工人负重作业的体力负荷,适用于货物搬运、仓储分拣等场景。智元研究院通过研发创新,现已形成以外骨骼机器人为核心,辅以相应辅助类机器人的产品体系,其外骨骼机器人相较同类产品拥有品控、智能化和轻量化等方面的优势,为物流领域“人机协同”提供了新选
——访智元研究院智慧助力助行事业部部长任敬伟
外骨骼机器人能有效减轻工人负重作业的体力负荷,适用于货物搬运、仓储分拣等场景。智元研究院通过研发创新,现已形成以外骨骼机器人为核心,辅以相应辅助类机器人的产品体系,其外骨骼机器人相较同类产品拥有品控、智能化和轻量化等方面的优势,为物流领域“人机协同”提供了新选择。
随着物流技术发展,仓储物流各细分环节的自动化技术和解决方案逐渐成熟,在一定程度上使物流从业者的工作环境得到改善、劳动强度大幅减轻。然而,“机器换人”造成体力劳动者工作岗位减少也是不争的事实。如何平衡自动化设备与人工之间的关系,成为企业与社会关注的焦点。
虽然“机器换人”概念势头高涨,但德勤调查显示高达83%的企业愿意采用“增强劳动力”策略,即用自动化增强而非替代人力。在物流领域同样如此,以“机器助人”和“人机协作”为代表的技术方案不断涌现并开始普及,如分拣协作机器人、自动播种墙等等。其中,外骨骼机器人通过传感器和动力系统能够增强或恢复使用者的肢体运动能力,从而减轻工人负重作业的体力负荷,适用于货物搬运、仓储分拣等场景,在物流市场中的应用前景值得期待。
日前,本刊记者对智元研究院智慧助力助行事业部的部长任敬伟进行专访,就外骨骼机器人市场整体发展、在物流领域的应用情况以及智元研究院相关产品研发与推广等话题展开深入交流。
任敬伟
智元研究院智慧助力助行事业部部长
记者:首先请您介绍一下智元研究院的发展历程、主营业务,以及旗下外骨骼机器人产品的主要特点。
任敬伟:智元研究院是中国兵器装备集团2022年在杭州设立的智能创新研究院。目前,智元研究院的业务主要围绕三大板块展开:一是应用于军事场景的新域新质装备;二是智能赋能平台,主要研究具身智能技术,负责将自主研发的人工智能大模型应用于目前装备中;三是民用的助力助行,这也是智元研究院目前重点发展的板块,产品同时面向B端和C端进行推广。
2025世界机器人大会智元研究院展位
智元研究院的主要目标,是打造以硬件数据传感为基础的健康系统,实现智慧助力助行的产业化。充分利用智能化方向的优势,智元研究院通过对收集的个人数据进行分析,现已形成以外骨骼机器人为核心,辅以相应辅助类机器人的产品体系。
目前,智元研究院拥有三款外骨骼机器人产品:
一是髋部助行外骨骼“踏山”。这是市场上首款融合AI步态预测与力矩自适应技术的轻量级可穿戴助力装备,专为下肢肌力衰退的老年人、亚健康人群及运动爱好者设计,聚焦生活辅助与运动增强场景。
髋部助行外骨骼“踏山”
二是灵巧机动外骨骼“卸山”。专为森林消防、应急救援等高强度场景设计,外骨骼四连杆仿生结构突破传统平面限制,支持奔跑/翻滚/攀爬全动作域,保障复杂地形机动性。独创肩腰地三通道负载体系,适配95%体型,45秒快拆结构满足应急响应,为野外高强度任务提供战术级保障。
灵巧机动外骨骼“卸山”
三是腰部助力外骨骼“搬山”。专为高强度搬运场景研发,可实现全流程精准助力防护,通过多维传感系统可实时感知弯腰/起身/行走动作意图,智能手套精准识别抓握动作并触发电机驱动,通过30公斤负载重力传导技术降低腰部负荷。
腰部助力外骨骼产品“搬山”
记者:面向工业场景,智元研究院可为企业提供哪些针对性的产品?
任敬伟:面向工业场景,智元研究院可为企业提供搬运机器人外骨骼和助力牵引车等设备。其中,腰部助力外骨骼“搬山”可实现30公斤货物的搬运,能够解决人员弯腰发力的问题,在工人进行搬运动作时可发挥较好的作用,适用于码垛、货物转运等场景。它主要具备两个功能:一是可实现助力30公斤货物的搬运,在工人穿着外骨骼时,自身无需发力就能通过外骨骼机器人完成搬运;二是在货物被搬运起来后的转运过程中,能为人员行走提供助力,辅助行走。
助力牵引车
值得一提的是,腰部助力外骨骼独创双场景智能适配系统,搬运时动态输出腰部助力,行走时自动切换步态助力模式,可有效防护物流/工业/矿井从业者腰椎损伤风险。但需要说明的是,在搬运货物行走过程中,货物重量实际还是由人承担,只是在人行走时外骨骼能为抬腿提供助力,从而让整个行走过程得到明显的辅助。
智元研究院的助力牵引车是一款多功能、智能化的运输工具,具备强大的多地形适应性与智能跟随功能。产品支持单车和双车拼接模式,适用于应急救援、工业物流、户外探险等多种场景,能助力完成各种复杂环境中的运输任务。这是一款全地形的货物转运产品,能够适应上下楼梯、山地等复杂地形,产品自身重量约为20多公斤,最大承载量可达60公斤。此外,两台车可拼接为一辆四轮转运车,此时整体负重能力可提升至100公斤以上。
记者:在您看来,智元研究院的外骨骼产品相较市场上同类产品有哪些核心优势?
任敬伟:智元研究院的外骨骼产品在品控、智能化和轻量化等三个方面有着比较突出的优势:
1.产品品控:无论是前期的设计环节,还是后续的实验过程,智元研究院都严格遵循标准规范,通过大量的投入确保产品在可靠性、稳定性以及选材等方面达到高标准。
2.产品智能化:智元研究院拥有自主研发的智能赋能平台,并将相应成果应用在全线产品上。具体而言,我们将业内广泛提及的具身智能、强化学习、大模型等原本停留在理论探讨或实验室研究阶段的算法,成功应用到普通的小型产品中,尤其是穿戴类产品。我们对这些学习算法进行了轻量化处理,在保证算法优势和功能的同时,使其能够适配轻小的穿戴产品。
3.产品轻量化:对于穿戴产品而言,轻量化如同衣物的舒适感一样,是用户的核心诉求之一。智元研究院部分产品的重量较市面同类产品降低40%以上。我们通过采用新材料、自主研发核心部件和仿生研究与拓扑优化,使穿戴产品整体重量大幅降低。具体而言,产品通过大量采用非金属复合材料,在保证材料强度和韧性的前提下,可降低结构件的重量。自主研发包括电机控制在内的核心部组件,使其与产品更匹配,从而有效减轻产品整体重量。结合人机功效和人体机理研究,从技术层面对产品进行拓扑优化,让产品设计更精巧、更贴合人体使用需求,从而实现减重目标。
凭借三重优势,使智元研究院的外骨骼产品在“人机结合”方面表现突出:既能更好地感知环境,又能更精准地适应不同使用者的个体差异,从而实现与人的高度融合。
记者:在外骨骼机器人的智能化领域,智元研究院取得了哪些重要成果?
任敬伟:针对智能化方面,智元研究院主要从两个方向开展工作,一是基于人机功效实验室的基础研究,二是智能化算法的研发与应用。
1.基础研究:智元研究院设有专门的人机功效实验室,围绕人体运动开展了大量基础性研究。例如,我们采集了上千人的运动数据,通过对这些数据进行分析,深入探究人体运动的机理,如跑步时的动作模式、发力方式等。通过这类研究,我们能够清晰掌握人体运动的规律以及运动过程中的需求,为产品设计提供扎实的理论支撑。
2.智能化算法:在明确人体运动需求的基础上,我们需要通过算法实现外骨骼机器人“感知需求并提供对应助力”的功能。为此,我们形成独有的智能化算法体系,确保能精准捕捉人体的运动意图,并及时提供匹配的助力。
此外,我们以上千人的运动数据为基础,训练了一个基础大模型,可适应80%~90%的人群,并可针对个体差异进行适配。完整适配整套外骨骼(包括髋部、腰部等部位)仅需5分钟;若仅需局部优化,约1分钟即可完成。这种快速部署的特性,让用户能快速上手使用。
记者:外骨骼机器人市场目前整体发展如何?有哪些重点应用方向?智元研究院有哪些市场规划和推广战略?
任敬伟:国内和国际在外骨骼机器人领域的发展脉络基本一致,目前外骨骼机器人主要有四个应用方向:军事、康复、工业和助行。
1.军工领域:外骨骼机器人源起于军工领域,其最初目的是增强人体,作为一种单兵装备让士兵“背得更多、跑得更快、走得更远”,目前国内和国际上的大型军工研究所都在从事该领域的研究。
2.康复领域:这是外骨骼机器人第二个出现的场景,也是外骨骼机器人从军用向民用的转型,世界上最早的商业化外骨骼机器人就出现在康复领域。在我国,康复用外骨骼机器人公司(如北京大艾机器人、程天科技等)通常联合三甲医院进行相关设备的投放,但目前市场较小,年出货量在百台左右。此外,医疗康复用外骨骼机器人的成本相对较高,且作为医疗辅助用品有着复杂的审批流程,推广难度较高。
3.工业领域:工业领域的外骨骼使用相对发展较早,但在国内长期面临“叫好不叫座”的困境,这主要因为我国工人老龄化和劳动力不足问题在过去十几年中仍不太严重,因需求和技术等原因使整个工业外骨骼机器人应用市场并未打开,但发展潜力巨大。
4.助行领域:2024年外骨骼机器人开始在大众消费领域出现,主要是户外和养老两个场景,是目前人气比较火热的赛道。
智元研究院在产品推广过程中主要采取分领域、分行业的策略。例如,面向助行领域的C端市场,智元研究院主要通过独家代理模式推进,与各省市的合作伙伴开展合作,借助区域资源实现市场覆盖。其中,助行领域的养老场景是智元研究院目前市场化出货的主力方向。面向B端行业市场,智元研究院主要针对物流、特殊行业等领域展开,目前尚未商业化,以行业合作为主,例如与国内物流头部企业建立合作关系,可根据不同行业特性制定针对性的市场推广方案。
记者:外骨骼机器人在物流领域的应用目前处在初级阶段,未来市场发展前景如何?在市场推广过程中需跨越哪些阻碍与难点?
任敬伟:目前国内外的外骨骼机器人在工业物流场景的推广都还处于起步阶段,并没有形成大批量的规模化应用,各家企业都在尝试如何将外骨骼产品与物流场景进行更紧密地结合,智元研究院也不例外。
在物流领域,外骨骼机器人主要面向重体力作业场景,适用场景相对单一。具体来说,它可能在某些特定场景中能发挥较大作用,却无法满足通用场景的需求——即难以在物流领域的工作链条中实现全流程应用。这种场景单一性,也带来一个显著问题:当前单个搬运外骨骼的售价偏高,而要让企业能够接受这一价格,显然需要一个过程。或许,今后可从以下两个方向着力改善这一现象:
其一,针对具体场景对产品进行深度优化,使其能与更多物流场景实现紧密融合,从而提升产品的适用性和性价比。
其二,需更精准地挖掘外骨骼产品的应用场景,让工人和企业都能清晰了解外骨骼在哪些场景中可发挥出更好的应用效果,以此增强市场对产品的接受度。
就物流领域而言,外骨骼机器人确实处于试点推广阶段。由于物流场景属于工业应用场景,对产品的实际适用性、稳定性等要求较高,因此需要经过大量前期试用等环节的验证。如今,外骨骼机器人产品正从影视作品走向现实应用,可以预见随着技术不断成熟和场景适配的深化,未来有望在工业物流场景中规模化落地。
来源:物流技术与应用杂志