Análisis en profundidad del historial de desarrollo y el estado tecnológico de los robots con exoesqueleto
**I. El desarrollo y los escenarios de los robots con exoesqueleto**
La definición de exoesqueleto en realidad se originó a partir de los animales en un principio, es decir, el esqueleto externo. Estos esqueletos externos se utilizan generalmente para sostener y proteger a los animales. En cambio, los humanos somos criaturas con"endoesqueleto"Por lo tanto, los robots de exoesqueleto generalmente se refieren a dispositivos electromecánicos portátiles que pueden protegerse y mejorar las capacidades humanas. A partir de un único producto electrónico portátil, se formó gradualmente una integración transfronteriza de electrónica, maquinaria y biónica, formando una tecnología de vanguardia única para el futuro. En el campo de aplicación, también se ha desarrollado y derivado para incluir dispositivos portátiles que pueden mejorar (ayudar en la rehabilitación) para discapacitados, utilizados principalmente para ayudar a los pacientes en el entrenamiento de rehabilitación de la marcha. Por lo tanto, actualmente, los robots de exoesqueleto generalmente se dividen en exoesqueletos mejorados y exoesqueletos de rehabilitación en términos de función.
La idea de los robots con exoesqueleto se remonta a 1890, cuando un ruso llamado Nicholas Yagan inventó una especie de sistema de exoesqueleto impulsado por bolsas de aire comprimido; en 1917, un inventor estadounidense desarrolló un robot con exoesqueleto impulsado por vapor; en 1960, surgió el primer proyecto de exoesqueleto, que se originó a partir de la armadura militar mejorada del ejército estadounidense. Al mismo tiempo, los investigadores de la Universidad de Cornell también comenzaron a estudiar el concepto de mejora humana. Posteriormente, pronto comenzaron a desarrollarse robots con exoesqueleto y la mayoría de los problemas identificables en este campo se identificaron rápidamente. En 1970, el sistema Hardman diseñado por General Electric contenía más de 30 articulaciones y podía levantar un peso de 1.500 libras, lo que demostró el enorme potencial de la tecnología de exoesqueleto.
Desde la investigación y el desarrollo hasta la aplicación, los robots con exoesqueleto han pasado por más de cien años. Los robots con exoesqueleto también han comenzado a aplicarse esporádicamente en los campos médico, industrial, logístico y otros, desde el campo militar inicial, incluidos Ekso Labs, Barrett Medical en los Estados Unidos, Rewalk en Israel, Rex Blonics Limited en el Reino Unido, CyberDyne en Japón y los robots con exoesqueleto de Panasonic, todas empresas que ocupan una posición líder en la industria.
En el historial de desarrollo de robots con exoesqueleto en el extranjero, Panasonic dio a conocer por primera vez su proyecto de aplicación de robots con exoesqueleto en el campo industrial en 2014. En ese momento, para permitir que los trabajadores comunes pudieran transportar fácilmente objetos pesados que pesaban 15 kilogramos y moverse, Panasonic primero fabricó una versión liviana del soporte del exoesqueleto, y luego lo apoyó con materiales de fibra de carbono en las áreas de la espalda, los muslos, las pantorrillas y los pies, combinado con un motor de potencia que podía ser despertado por sensores, y finalmente logró la capacidad de ayudar fácilmente a las personas a transportar 15 kilogramos de trabajo. Además, Ekso Bionics y suitX en los Estados Unidos han lanzado sucesivamente sus propios robots con exoesqueleto industriales. Entre ellos, el robot con exoesqueleto de extremidades superiores EksoVest de Ekso Bionics Company ya se ha aplicado a la operación superior de la línea de ensamblaje de automóviles Ford.
En términos relativos, esta vía comenzó relativamente tarde en China, pero se ha desarrollado vigorosamente, especialmente en la vía de los robots de exoesqueleto para rehabilitación, y han surgido muchas empresas emergentes, entre ellas Maibu Robot, Big Ai, Ruihan Medical, Screaming Technology, Jinhe, Fourier Intelligence, etc. Todas ellas son empresas estrella en este campo en los últimos años. Entre estas empresas, en términos de financiación, generalmente han completado la ronda de financiación Pre-A en 2017-2018.
Los robots exoesqueletos industriales también han surgido como una necesidad en China, incluidas las aplicaciones en los campos de ensamblaje y logística de automóviles. Las empresas relevantes de robots exoesqueletos industriales en China también han comenzado a avanzar. Por ejemplo, se informó en 2019 que el robot exoesqueleto industrial de extremidades superiores MAPS de Aosha Intelligence se había probado en las fábricas de Chery Automobile, Yutong Bus, Beijing Benz y Geely Automobile. Las empresas emergentes en el campo de los robots exoesqueletos logísticos como Iron Man Boxing también lanzaron oficialmente su primer robot exoesqueleto logístico de propósito general en 2019, y tiene aplicaciones cooperativas con JD.com, Deppon y Schneider en robots exoesqueletos logísticos, y continuarán desarrollando profundamente robots exoesqueleto para aplicaciones en el ámbito industrial y de la construcción en el futuro.
**II. La tecnología y el estado actual de los robots con exoesqueleto**
Un robot exoesqueleto generalmente incluye tres partes: el diseño general de la máquina, el diseño del conductor (mecanismo) y la estrategia de control. El punto más difícil del robot exoesqueleto es lograr la interacción y el control hombre-máquina en tiempo real. El principio de funcionamiento general de la interacción es generalmente: el primer paso es percibir la intención de comportamiento humano, que generalmente es una combinación de señales de giroscopio + acelerómetro + electromiograma, etc.; el segundo paso es lograr el método de conducción, como el uso de conducción de comportamiento avanzada; el tercer paso es generalmente juzgar el entorno externo a través de la percepción láser + ultrasonido.
En la actualidad, los robots tienen dos formas de obtener las intenciones de los humanos: obtener directamente la intención del operador y obtener indirectamente la intención del operador. Los métodos de obtención directa de la intención del operador incluyen los datos EMG o la fuerza de interacción entre humanos y robots. Los métodos indirectos son obtener datos de las articulaciones del exoesqueleto, estimar la intención del operador y luego amplificar el efecto del movimiento. La empresa Neuralink fundada por Musk, que está comprometida con conectar el cerebro humano y el ordenador, es una forma de fortalecer esta conexión.
Por el momento, los robots de exoesqueleto aún tienen mucho espacio para la imaginación y existen opciones cercanas a los productos de consumo. Desde una perspectiva técnica, el umbral de investigación y desarrollo de los robots de exoesqueleto de rehabilitación es relativamente bajo y, al mismo tiempo, pertenece a los dispositivos médicos de Clase II, y el umbral de registro es relativamente bajo; el rendimiento técnico limitado de los robots de exoesqueleto de asistencia para caminar se ha superado continuamente; el umbral de investigación y desarrollo técnico de los robots quirúrgicos es relativamente alto y pertenece a los dispositivos médicos de Clase III. El umbral y el ciclo de registro en China son muy largos. Por lo tanto, no es sorprendente que los robots de exoesqueleto hayan explotado en China.
En cuanto a la tecnología de vanguardia, en esta etapa, la Universidad de Xi'an Jiaotong, el Imperial College de Londres y la Universidad de Melbourne están realizando investigaciones sobre electroencefalogramas, mientras que la Universidad Politécnica de Hong Kong se centra en la investigación que combina la estimulación magnética transcraneal y los robots de exoesqueleto. Todas estas son direcciones muy vanguardistas en el campo de la rehabilitación neuronal y la rehabilitación robótica en el mundo en la actualidad. Sin embargo, la industria médica de rehabilitación de China todavía está en la etapa inicial de desarrollo. Incluso para algunos robots de exoesqueleto que han obtenido varias certificaciones médicas, más empresas aún dedican la mayor parte de su energía a la investigación y el desarrollo de robots de exoesqueleto médicos. Los productos verdaderamente aplicados comercialmente se encuentran principalmente en equipos de rehabilitación de articulaciones, como el robot de exoesqueleto para entrenamiento de rehabilitación de extremidades inferiores de Maibu Robot, el robot de exoesqueleto para rehabilitación de manos y el equipo de rehabilitación de muñecas y tobillos de Fourier.
Los robots con exoesqueleto se enfrentaron principalmente a los siguientes problemas en sus inicios. El primer problema era el de la energía. Los primeros robots con exoesqueleto eran inseparables de la energía externa. El accionamiento mediante motores de combustión interna y cables fue en su día un problema que obstaculizó el desarrollo de los robots, lo que tuvo un impacto en el peso y la sostenibilidad de los mismos. El segundo problema radica en la tecnología de control. La tecnología de control permite a los robots lograr un control eficiente y un control libre multidimensional de forma precisa durante todo el proceso, y seguir el ritmo de los diversos cambios en los seres humanos. Si no hay capacidad de percepción de las diversas tendencias de movimiento del cuerpo humano y de proporcionar asistencia y apoyo a la acción a las personas, el robot con exoesqueleto se convertirá en una carga.
Hoy en día, con la madurez de las baterías de litio, las pilas de combustible y otras fuentes de energía eficientes, algunos robots de exoesqueleto han comenzado a resolver bien los problemas de energía y control, y ha habido muchas ramas de robots de exoesqueleto de función única, incluidas las formas de aparatos ortopédicos, guantes, dedos, pantalones cortos, rodilleras, etc., y los propósitos de aplicación también se han derivado a los campos industrial, médico, civil y militar.
**III. Conclusión**
En la actualidad, en términos del mercado de robots de exoesqueleto, debido a que existe competencia en el mercado industrial y productos maduros como los robots industriales, el mercado más probable para los robots de exoesqueleto sigue siendo el ámbito médico. El primer mercado es el mercado de daños irreversibles, dirigido principalmente a personas con discapacidades de movilidad causadas por daños en músculos, huesos, nervios, tejidos blandos y envejecimiento. Hay alrededor de 90 millones de personas en este grupo 2C. Es de gran importancia permitir que las personas con discapacidades físicas se pongan de pie. El segundo mercado es el mercado de rehabilitación reversible, principalmente para la población con atrofia muscular temporal y rehabilitación inteligente causada por el tratamiento de reposo en cama debido a razones quirúrgicas. Hay alrededor de 25 millones de personas circulantes e instituciones que cooperan para establecer canales cada año.
En el futuro, el mercado principal para los robots de exoesqueleto debe seguir siendo el mercado de consumo, como para aplicaciones ligeras como caminar al aire libre, senderismo, montañismo, escalada, etc., y producir productos en forma de componentes individuales adecuados para rodillas, muslos, zapatos, brazos, etc. No hay parámetros definidos para esta parte del mercado, pero el espacio es muy grande.
Se espera que en un futuro próximo, con la conquista de los materiales y otras cuestiones, el precio de los robots de exoesqueleto continúe disminuyendo y finalmente alcance el nivel de decenas de miles o incluso miles de yuanes. En este momento, el mercado sin duda marcará el comienzo de un gran avance. Y si los robots de exoesqueleto pueden venderse como ropa universal, tal vez la exploración humana del universo desconocido ya no sea un sueño lejano.
**Declaración**: Este artículo es un extracto de Internet, ligeramente abreviado, y los derechos de autor pertenecen a la obra original. Si infringe algún derecho, será eliminado.
Recomendación de producto.
Aceptamos productos OEM personalizados, todos fabricados en China. Seleccione productos de válvula solenoide concentradora de oxígeno de alta calidad al mejor precio en Shenyang Holian Precision instrument Co., Ltd.
Sobre nosotros.
Shenyang HOlian Precision instrument co., Ltd fundada en 2017, es una producción especializada de accesorios para generadores de oxígeno: válvula solenoide en miniatura para generador de oxígeno médico portátil, generador de oxígeno médico de 4 vías y 2 posiciones, válvula solenoide para generador de oxígeno médico de 3L a 10L, conjunto regulador de presión para concentrador de oxígeno, conjunto reductor de presión para concentrador de oxígeno, caudalímetro de orificio de concentrador de oxígeno, caudalímetro de orificio de concentrador de oxígeno médico, caudalímetro de 5L para concentrador de oxígeno, válvula especial a prueba de fuego para concentrador de oxígeno, conector de tubo de suministro de oxígeno con válvula de cánula a prueba de fuego, filtro primario de oxígeno, filtro de grado médico, válvula de retención (material PA6), válvula de retención (material ABS), accesorios para generadores de oxígeno, cabezal de tanque de tamiz molecular, accesorios para concentradores de oxígeno, filtros de aire, accesorios para concentradores de oxígeno, conector NPT1/8-∅8, accesorios para concentradores de oxígeno, conector NPT1/8-∅10, accesorios para concentradores de oxígeno, boquilla de 3 vías, accesorios para concentradores de oxígeno de 90° Fabricación de boquillas, moldes y moldeo por inyección.