工业用可穿戴外骨骼设备加速打造智能制造系统

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