外骨骼机器人爆火，到底是不是智商税？

电子发烧友网报道（文/梁浩斌）外骨骼机器人在近期得到市场广泛关注，五一黄金周期间国内有多个景区引入了一批外骨骼机器人，并向游客提供租赁服务，帮助游客在景区登山等场景节省体力。
 
外骨骼机器人的概念其实起源于上世纪60年代，早期研究主要面军用，随后在经过数十年发展后，在2000年后出现一些面向医疗康复的商用产品。
 
在医疗领域，外骨骼机器人可以让患者自行完成康复训练，比如行走练习等；也能够帮助下肢瘫痪患者恢复行走能力。
 
在军工领域，外骨骼机器人能够提高士兵的负重和持续作战能力，这也是目前外骨骼机器人技术最领先的应用领域。
 
外骨骼机器人也分无源和有源两种。无源外骨骼机器人也就是指不需要外部的动力，只依靠机械结构来提供助力。比如通过储能弹簧、杠杆等结构，加上轻量化的材料，通过结构的巧妙设计，将运动中被动消耗的能量存储，并在需要主动发力时释放这些能量。
 
典型的是程天科技推出的EasyGo无源外骨骼助行器，售价仅为2599元，重量不到2.5公斤，据称能够帮助穿戴者节省20%的体力。
 
有源外骨骼机器人则拥有更加复杂的结构，需要有传感器、电机、软件算法、结构等多方面的配合，由于需要用电力驱动电机，所以续航受到电池容量的限制，电池也会给外骨骼增加一定的重量。
 
但有源外骨骼机器人能够根据传感器实时调整助力的输出，通过控制电机来调整输出力量，更加有效地辅助穿戴者进行相应的动作，并且更加省力，使用场景更加丰富。部分较为前沿的产品还能够感知肌电/脑电信号等，通过监测人体运动意图来对外骨骼进行精准控制。
 
除了医疗和军用之外，有源外骨骼机器人还能够通过更复杂的结构帮助搬运重物，可应用在工业制造领域。
 
当然，由于结构和软件算法的复杂性，有源外骨骼机器人的成本更高，售价较为高昂。
 
对于有源外骨骼机器人来说，主要可以分为机械结构、驱动系统、感知系统、控制系统、能源系统等几个部分。
 
其中驱动系统主流是采用电机，与人形机器人类似，目前一些有源外骨骼是采用无刷电机配合行星减速器、蜗杆减速器、谐波减速器等对外骨骼进行精准驱动。
 
传感系统包括核心的姿态传感器IMU、电机角度传感器、关节角度传感器、力矩传感器、位置传感器、压力传感器等。
 
控制系统一般采用支持CAN总线的高性能处理器，传感器采集的数据通过CAN通信传输到主控处理器上，处理器根据传感器数据来对电机进行相应的控制，控制信号同样通过CAN传输至电机中上。这与目前的机器狗以及人型机器人控制方式类似，比如宇树的GO2机器狗上采用的主控芯片是来自瑞芯微的RK3588，集成了4个Cortex-A76和4个Cortex-A55核心，支持四通道LPDDR4/LPDDR4X/LPDDR5外部存储器接口，支持高达1066MHz（LPDDR4）和3200MHz（LPDDR5）的内存频率，NPU提供6TOPS 算力。
 
能源系统上，外骨骼机器人与其他机器人类似，普遍采用24V/48V驱动，但由于是穿戴式设备，更加需要轻量化和高能量密度，以满足长时间工作的需要。同时还可以通过能量回收技术，回收部分多余能量提高续航，那么这就需要更复杂的BMS和EMS能量管理系统。
 
相比人形机器人，外骨骼机器人的市场空间相对较小，且目前还面临小型化、长续航等挑战。未来在民用领域，外骨骼机器人有望能够大规模应用在医疗康复领域，帮助更多行动不便的人重新获取行走能力。