工业用可穿戴外骨骼设备加速打造智能制造系统

来源:荣格国际塑料商情

发布时间:2019年6月7日上午 12:06:26

随着我国科技的快速发展及国民经济水平的提高,各 式各样的智能可穿戴设备出现在我们的生活当中, 为生活和感知带来很大的转变。VR 眼镜、智能手表 和手环等生活中常见的可穿戴设备对我们来说早已不陌生。 在全球制造业加速迈向数字化、智能化的时代,工人也 在逐渐解放双手,靠着机器或其他辅助工具,以“更小的力 量撬动更大的物体”。这样一款辅助工人的可穿戴设备,你 会好奇吗?

随着我国科技的快速发展及国民经济水平的提高,各 式各样的智能可穿戴设备出现在我们的生活当中, 为生活和感知带来很大的转变。VR 眼镜、智能手表 和手环等生活中常见的可穿戴设备对我们来说早已不陌生。

在全球制造业加速迈向数字化、智能化的时代,工人也 在逐渐解放双手,靠着机器或其他辅助工具,以“更小的力 量撬动更大的物体”。这样一款辅助工人的可穿戴设备,你 会好奇吗?

3 月 27 日,先进自动化解决方案的全球领导者柯马在 上海发布创新产品——首款可穿戴肌肉辅助外骨骼 MATE。 MATE 具备哪些特点?主要应用场景是什么?可穿戴肌肉辅 助外骨骼还将如何发展?带着这些疑问,本刊记者采访上海 工业用可穿戴外骨骼设备 本刊编辑王荣组稿 市智能制造产业协会秘书长高璇女士、柯马中国机器人及自 动化产品事业部总监开伟先生、柯马中国机器人及自动化产 品事业部销售总监金卫先生,就以上问题进行交流。

柯马发布首款可穿戴肌肉辅助外骨骼

MATE 据介绍,MATE 是一种轻便的被动便携式上肢外骨骼, 由柯马与非侵入性矫形技术方面领先企业 ÖSSUR(冰岛) 及意大利专门研究可穿戴技术的 BioRoboticsInstitute 下属的 分立公司 IUVO 联合研发。MATE 利用与肩关节平行的机械 轴,完全复制操作员肩部的动态运动,从而为操作员提供有 效的姿势支撑和始终如一的移动协助,减轻其在重复作业时 的负担。

MATE 包括三个主要部件:外表接触面、机械肩链和力矩 发生器盒子。MATE 外表接触面的所有部件都可与使用者身体 接触。机械肩链能准确地复制肩部的运动轨迹,没有阻力和错位, 帮助使用者自由移动。力矩发生器通过储存和转化潜在的机械 力来创建可变的辅助力 (7 个等级 )。在手动和重复性的工作中, MATE 将工人的手臂承受的大部分力转移到骨盆,减轻了工人 的疲劳。

可穿戴设备外骨骼 MATE

据介绍,工人通过使用这款可穿戴肌肉辅助外骨骼 MATE,可以减少操作中的疲劳感和职业病的发生率,提高工作 质量。另外,MATE 根据人体工程学设计,体积小重量轻,自 然舒适透气,穿戴十分方便,并且跟身体接触的所有部件都可 以调整以适应身体,从而给员工提供最大的舒适性。

以上,我们不难看出 MATE 在重复性且劳动强度大的工 作上,如汽车、总装车间、搬运、输送等,将会有广阔的应用 前景。高璇表示:“柯马开发的定制化可穿戴解决方案外骨骼 MATE,通过人机协同,可更好地实现智能制造。相信在不久的 将来,MATE 会与我们大量的制造工厂的工人进行亲密的合作, 成为新兴工厂不可或缺的一部分,也成为企业通向卓越的重要 途径。”

“以工人为中心”打造创新人机智造产品

那么,柯马为何要做这样的一个产品?金卫给出了答案: “从宏观角度来说,有两方面考虑:第一个是肌肉骨骼疾病的 发生率过高;第二是人口逐渐步入老龄化,人口红利在减少。” 这些都是会影响到工业领域人力发展的因素。

基于此,柯马秉承 " 以工人为中心 " 的理念,将肌肉辅助外 骨骼技术、可穿戴理念以及模块化设计有机结合,打造了创新 人机智造产品。正如高璇所说:“智能制造系统是一个高度复 杂的人机协同系统,核心的理念是人机制造。”

怎样才算打造了一款成功产品?重要的不仅是研发初衷, 只有当产品真正投入市场,市场给出的诚实结果才是重要的评 判标准。

金卫表示,影响外骨骼走向市场的因素主要有三个:价格、 是否容易穿戴及是否通过认证。关于这三点,他细细道来:“在 价格方面,柯马发布的新产品,完美地匹配了现在市面上不管 在北美还是在欧盟已有产品的定价,所以这在市场上是一款性 价比指数非常好的外骨骼产品;在穿戴便易程度上,工人仅需 30 秒钟左右就能穿好,是其穿戴方便的最好证明;在产品认证 上,我们目前拿到了三个认证,包括德国莱茵的认证、欧盟卫 生部的认证以及柯马自己意大利内部的一个 CE 认证,这三个 认证其实已经涵盖了工业场景的方方面面。”

目前,MATE 已走在市场化的道路上,应用于实际工业场 景中。金卫表示,“产品的整个应用和测试已经进行两年了, 这是比较快的节奏了。目前来讲,柯马在包括 FCA 制造集团下 的所有公司、其他的欧系品牌公司都进行了尝试和小规模的实验。柯马也在一些机车厂进行以月为单位的尝试。在中国我们 选择了外资品牌和本土品牌的两个领头羊,外资品牌我们选择 了奔驰,本土品牌我们选择了吉利,这两个公司,包括在他们 的总装车间、焊装车间等,都已经进行了相关测试。”

给未来产品定方向:易使用、增值、人机协作

开伟说:“我们创造了一个词,叫‘人机智造’,我们以 此来代表从过去到未来,把我们的工具变得更加智能化,更适 合我们人类。”

柯马的历史始于 1973 年,到现在已经超过 40 年。1997 年的时候,柯马来到了中国,开始参与中国生产制造的大发展, 而在 2017,柯马开始正式成立数字化转型中心。二十年,代表 着一个跨越。

开伟表示,柯马对未来产品定了三个方向:“首先,是希 望我们的产品在未来是易于使用的;第二,是希望在未来是增 值的;第三,是希望满足人机协作。一和二来自于系统集成的 角度,三是来自于产品的标准化协同的角度。”

以上三点具体而言就是:易于使用的解决方案 - 在可预见 的将来,柯马会发布更多的数字化工作平台,通过高级机器人 和可穿戴设备等配合,提高控制者听力和视力,让控制者随时 随地和生产线进行互动;增值型 - 柯马做的不仅是一个自动化 产品,而且是为整个智能化生态系统提供的一个更好的助力; 人机协作 - 有别于高级机器人,先进机器人和协作机器人才是 人机协作未来的方向,柯马希望人机协作是真正意义上的全时 协作,不仅协助到人体的躯干,更要协助到人体的微小部位, 机器人不仅协作于机器人本身,同时也能协作于机器人所负载 的工具端,以此来达到所谓的真正的全时结构。

在这个基础上,柯马希望在未来的制造业,仍然使用人类 的创造发明,利用更多的工具,为生产制造和工人提供更好的 环境。开伟说,“我们始终相信在我们发明了机器人,在我们 发明了 AGV 之后,人类并不会从生产场景中完全退出,我们需 要给人类更多、更适合于参与生产环境的设备和工具,更好地 去发展。”

目前来讲,柯马推出的被动式外骨骼,是其外骨骼家族中 的第一款产品。这款纯被动式外骨骼,本身不带电,好处就是 使用者完全不用担心有任何的电辐射,也不担心任何的续航故 障,但是由于它是纯机械的,所以也没有任何的软件系统在里面。 而在未来,柯马会有节奏地推出新的可穿戴式下肢外骨骼。开 伟说:“它将是一款主动式的带电外骨骼,就如您所预期的一样, 它会成为另外一款数字化节点,记录穿戴此设备的员工每天经 历过的、遇到过的方方面面,这个是我们未来在外骨骼上可以 期待的方向。”

除了外骨骼产品,金卫表示柯马目前正在开发智能手表:“有 别于监控我们身体状况、每日运动量等数据的常用民用级别智 能手表,柯马正在开发的工业用智能手表更多是以一个数字化 展示器的形式进行实时沟通和交流,精确到生产线上的每个数 字化节点。”

 

本刊编辑王荣组稿

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