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大学生研发“钢铁侠”机器人 为快递小哥“撑腰

2019-10-16 05:33

如果配备外骨骼系统,仅仅物流分拣一个环节就可以替代近百万员工,而外骨骼的售价仅仅对标一个工人3个月的薪水。而所有物流行业只要伴随人力搬运就都可以配备相应的外骨骼系统以提高效率,而仅在中国,参与搬运分拣的物流人员就在数千万的级别。王潮相信随着新产品的出现物流行业会有一个新的格局,而物流外骨骼则是改变物流行业的一大重要产品。

之所以说这是更为实际的方案,是因为类似的技术已经出现在了我们的生活中,而且还有着很高的商业价值,这种技术的名字叫做“机械外骨骼”。

完成首轮500万元融资

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根据不同的用途,王潮还研发出了腰部助力外骨骼。“双十一”是电商们的狂欢节。快递小哥们每天要送两三百单,每天要弯腰3000次分拣商品。京东怕他们的腰受不了,于是和王潮的团队合作,使用了他们的外骨骼机器人,为快递一线员工“撑腰”。这套外骨骼设备可佩戴在快递小哥的背部,以减少员工在弯腰搬货时,容易出现的腰椎损伤问题。有了机器人的辅助,快递小哥的腰变得更有劲儿了,抬起几十斤重的货物时会轻松很多,而且对腰的伤害也会减小很多,效率提高了一倍。

在之前热映的DC电影《正义联盟》中,出现了一位较为面生的超级英雄钢骨,这位英雄身上有着大量的机械部件,右手上有声波炮、左肩里有Xbox、背上有喷射器、连肺都被换成了能在水下呼吸的机械肺。

除了京东外骨骼,铁甲钢拳还有一款更吸睛的产品,那就是全身外骨骼CEXO-03X。看过《钢铁侠》电影的观众都觉得这就是钢铁侠的神奇盔甲。的确是这样,这款“全身外骨骼”有26个自由度,铝合金架构,气电混合动力,虽然是一款概念机,但基本具备了外骨骼的全部酷帅气质。CEXO-03也没有悬念地拿到了2018年世界机器人大会的大奖。

就拿传感控制这一点来说,现在已经出现了不少黑科技解决方法。

去年铁甲钢拳完成了第一轮融资,估值一个亿,融资5%,即500万。

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2014年,王潮做出了全球第一款动力包裹到手指的外骨骼手臂。这套外骨骼手臂概念机还显得有点笨重,当时这套手臂的重量是14千克,可以使手臂增力60千克力,握力增加40千克力。2015年,王潮做出了全身动力外骨骼概念机,这套设备就不只是一支机械臂了,而是将上肢和下肢都包裹起来,有了机器人的雏形,可以奔跑、搬运重物。

在最初的设计中,机械外骨骼最主要的作用就是在军事上。盔甲一样的机械外骨骼可以保护士兵,更能为他们提供动力,方便长途跋涉、负载武器、接触危险设施等等。

“你可以理解它为一件性能极佳的衣服或者盔甲。通过机械电子气动液压元件的完美结合,从而提高穿戴者的能力。比如让残疾人站起来,比如让正常人跑步速度超过一百迈。比如集所有移动数据端的穿戴虚拟空间设备,比如在火灾现场一拳打穿墙救出被困的人们,这些都是外骨骼可以提供的功能。”王潮介绍。

最重要的还是成本上,要知道一开始机械外骨骼是美国军方主导研究的,自然造价不菲。灵敏密集的传感器、又轻又坚实的金属材料等等,都给机械外骨骼的商业化普及造成了困难。

王潮介绍,柔性机械外骨骼系统,简称XOS,类似昆虫的外骨骼那样,能穿在人身上,给人提供保护、额外的动力或能力,增强人体机能。这套外骨骼可以大大节省人力。举个例子来说,人将这套设备穿上身上,搬运重物时,实际上是机械臂在做功,人的手臂只需要很小的力气就可以了。原本人们搬运一个几十斤甚至上百斤的重物时会觉得很吃力,气喘吁吁、大汗淋漓,但是用了外骨骼之后,搬起这些重物,就可以轻轻松松、易如反掌。

又或者把迁移学习应用到机械外骨骼中,在仿真环境中对机械外骨骼进行训练,让关节和部件可以进行自动化移动。等到现实使用中,机械外骨骼只需要解析“从A位置移动到B位置”这样简单的信号,而不是“伸出左脚,伸出右脚,再伸出左脚”这样复杂的信号了。

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姓名:刘惠民    学号:16020610028

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最重要的就是在传感方面。按照设定,机械外骨骼应该是有力量的,如何控制这种力量显然成了一种问题。像高达那样用摇杆操控显然是不太实际的,一套基础的外骨骼少说要有2副手腕、2副手肘、2副脚腕、2副膝盖、1副腰椎共计9个关节活动部件,靠人手动操控的话,很可能就需要一个操控另一个。

美国大片《钢铁侠》是一代人年轻的记忆,它讲述了托尼·斯塔克在遇难后改进了盔甲的功能,化身“钢铁侠”,以一个义务警察的身份保护了这个世界和平的故事。2008年的夏天,王潮还是一个初中学生,他在电影院看完《钢铁侠》,出了电影院的门还是久久不能忘怀。他喜欢画画,喜欢玩电脑,喜欢去演唱会跳得精疲力尽,但是从没有一件事让他如此热血过,他决定要把电影里的那些变成现实。

Cyberdyne采用的就是这种方式。更高端的,还有跳过肌电信号直接使用脑电信号控制的。通过脑机接口仿真出一个中枢神经通路环境,识别操作者的运动意图并进行移动。在2014年巴西世界杯开幕时,就有一位残疾人小女孩穿着机械外骨骼为比赛开球。不过脑控技术还有很多难点,残疾人由于生理原因,很难像普通人一样用大脑下达出明确的动作信号。就像踢球这样一个简单的动作,可能都要经过大量的训练和调整才能实现。

机械外骨骼2017年,王潮成立了自己的公司——北京铁甲钢拳科技有限公司。他为全身柔性外骨骼设备申请了两个发明专利和一个外观专利。这个项目拿到了学校创业比赛的第一名,学校还奖励了创业基金10万元。

【嵌牛导读】:神经学的发展已经让我们更加了解大脑运作的方式,深度学习的发展也让我们更懂得如何模仿大脑运作的方式。两者结合,让机械成为人类骨骼这件事变得更加容易

创造部分的主管人是梅赛德斯原奔驰总装工厂的流水线设计师兼供应商。作为设计部分的核心人物,他能在动力原件和机械部分给王潮很大的帮助,主要是从业30年的经历,让他有着无与伦比的设计经验。对于是怎么拉拢他进到了自己的团队的,王朝笑笑说要“保密”。制造部分的主管自营一家机械制造加工厂,铁甲钢拳所有的零件都由他来制造。销售部分则由王潮自己主管,他觉得自己更能明白什么样的人需要他们的产品,明白什么样的产品可以抓住市场。

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上了大学,王潮的课余时间还是在钻研这个“机器人”。 读完大二,他做出了一个重大决定——休学创业。

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在前不久结束的第三届“中国创翼”创业创新大赛北京市选拔赛暨“创业北京”创业创新大赛决赛中,北京铁甲钢拳科技有限公司斩获创业项目组一等奖。令人惊叹的是,这个获奖项目的负责人王潮是一名年仅24岁的年轻CEO,他在大二时休学创业,带领团队研发出的“钢铁侠”机器人,还在刚刚结束的2018年世界机器人大会上收获了大奖。

人类之所以能灵巧控制身上每一个部件,是因为布满全身的神经元能把运动信号像电流一样互相传导。同样的道理,在机械中也能实现。在人体上贴上电极,捕捉肌肉动作时发出的信号,解析信号变成指令就能让机械外骨骼随着人体的动作移动。

“创业并非一个人的事情,在我大学一年级做弹跳外骨骼摔断肋骨自己跑到医院的时候就明白了这个道理。一个人的精力毕竟有限,而且创业者本身不可以是个纯正的技术人员,你可以懂技术,但是你不能事事躬亲。”明白了这个道理后,王潮开始组建自己的团队。

但即使有着这么多的困难,还是有一些可民用的机械外骨骼出现在我们的视野中。比如日本筑波Cyberdyne公司研发的行动帮助机械外骨骼,福特也为组装工人配上了上肢机械外骨骼帮助承重。在国内,据称京东也在研发机械外骨骼,以减少物流工人的腰部压力。那么这些研发团队是如何克服上述问题的?

第二年,王潮开始跌跌撞撞地在工程师父亲的帮助下尝试制作外骨骼的雏形,高中阶段也一直没有停止这项爱好。4年以后,也就是2012年,结束了高考之后,王潮做出了他的第一个外骨骼原型机。虽然只有一只胳膊,但效果还算不错,可以单手做个引体向上。

当然,有人可能会觉得还是太异想天开了,但现实情况是,神经学的发展已经让我们更加了解大脑运作的方式,深度学习的发展也让我们更懂得如何模仿大脑运作的方式。两者结合,让机械成为人类骨骼这件事变得更加容易。自从2000年美国国防部第一次提出“机械外骨骼”概念并开始立项,至今已经有了相关概念产品上市。或许在下一个十年,我们每个人都能变身成钢铁侠。

王潮团队研发的外骨骼手臂电影中的梦想扎根心底

钢骨从人类变成机械人的原因是因为天启星母盒意外爆炸,让他吸收了大量高科技机械装置。但在漫威宇宙中,钢铁侠给了人们一个更实际的方案,把高科技机械做成盔甲,穿在身上。

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