外骨骼：人體安全的“保護(hù)神”

編譯李忠東

外骨骼：人體安全的“保護(hù)神”

編譯李忠東

據(jù)調(diào)查，在全球各地工廠、裝配線和配送中心工作的員工中，有數(shù)百萬因承受著與肌肉相關(guān)病痛而苦不堪言的從業(yè)者。由于需要不停地彎腰或蹲伏，有的落下了嚴(yán)重的腰、背和膝關(guān)節(jié)疾患。外骨骼指的是一種能夠?qū)ι锶彳泝?nèi)部器官提供構(gòu)型、建筑和保護(hù)的堅(jiān)硬外部結(jié)構(gòu)。這種可穿戴機(jī)器最早出現(xiàn)在科幻小說和電影中，近年來顯身于一些實(shí)驗(yàn)和真實(shí)情境中。

“無形座椅”安全舒適

如果有一天你在公交車上或地鐵里看到有人采用半蹲的姿勢(shì)，不要以為對(duì)方在見縫插針地“練功”，實(shí)際上其處于坐著休息的狀態(tài)。他們使用的是瑞士蘇黎世初創(chuàng)企業(yè)Noonee 公司一款名叫“無形座椅”（ Chairless Chair）的新產(chǎn)品，讓人不用帶著椅子就能夠隨時(shí)隨地坐下來。這款“不是椅子的椅子”其實(shí)可以算作一款外骨骼裝備，穿戴在身上之后很服帖，如同身體額外長出的骨頭一樣，一經(jīng)公布就備受關(guān)注。

使用“無形座椅”不需要接觸地面，佩戴者用腰帶將其固定在臀部、大腿及腳后側(cè)，平時(shí)不影響走路。累了的時(shí)候只需彎曲膝蓋，降低到想坐的位置，然后按下激活按鈕，上下支架會(huì)鎖定到一個(gè)支撐的位置，就可以坐在屁股上的坐墊上休息。特別值得一提的是，使用者想怎么坐就怎么坐，能根據(jù)自己的習(xí)慣和需求調(diào)整坐姿。休息好了想站起來，也是按一下按鈕。6伏電池一次性充電，可提供8小時(shí)不間斷的工作效能。

“無形座椅”以蘇黎世聯(lián)邦理工大學(xué)生物模仿機(jī)器人研究所發(fā)明的研究成果為基礎(chǔ)，與機(jī)器人技術(shù)相結(jié)合研究而成。整體框架使用鋁和碳纖維材料，重量大約2公斤。利用一個(gè)便攜的可調(diào)阻尼器來承受使用者的重量，以減輕腿部肌肉和關(guān)節(jié)的負(fù)荷。身體重量被導(dǎo)向鞋后跟，而無形座椅與鞋跟相連，穿著它到處走動(dòng)不會(huì)感到很重。由于運(yùn)用了人體工程學(xué)的設(shè)計(jì)原理，將椅子的重量均勻地分布到腿上，因此對(duì)走路沒有什么影響，該怎么走就怎么走，甚至穿著它跳舞也沒有問題。

△ 工作起來更加舒適

在談到“無形座椅”的設(shè)計(jì)創(chuàng)意時(shí)，Noonee 公司首席執(zhí)行官基斯·古魯拉表示和自己早年的經(jīng)歷有關(guān)。他12年前讀書時(shí)曾在英國一家工廠的包轉(zhuǎn)流水線做暑期工，每天都要站著工作十幾個(gè)小時(shí)，很少有時(shí)間可以坐著休息，感覺很累。

“大部分工人幾乎沒有休息時(shí)間，工廠很少為他們提供太占地方的座椅。人體下肢會(huì)因?yàn)檫B續(xù)站立數(shù)小時(shí)而嚴(yán)重不適，于是想到了隨身綁上一把不顯眼的椅子?！惫鹏斃诮邮懿稍L時(shí)表示，“如果擁有這樣的椅子，盡管在擁擠不堪的火車車廂里，旅途仍然會(huì)變得更加舒適。對(duì)于零售商店的柜臺(tái)服務(wù)員、采摘水果的農(nóng)民和手術(shù)室里的外科醫(yī)生等其它職業(yè)的工作者，給他們配一張椅子不切合實(shí)際，而‘無形座椅’是最合適不過的了?！?/p>

經(jīng)過十幾年的努力，Noonee 公司的研究人員終于開發(fā)出可以解決這個(gè)問題的“無形座椅”。產(chǎn)品采用了一種可穿戴的機(jī)電一體化系統(tǒng)，就像一副可活動(dòng)的骨架，讓人們可以在任何地方想坐就坐?！盁o形座椅”的目的在于疲勞時(shí)可提供重量支撐，而不是連續(xù)地承擔(dān)重量。有了這款產(chǎn)品，工人既能保證生產(chǎn)效率，同時(shí)也不會(huì)那么容易感到疲憊了，畢竟累了就能坐著休息休息。

△ 幫助殘疾人站立行走

△ back X 能分擔(dān)66% 的工作量

“無形座椅”目前還沒有投放市場，Noonee公司將首先在寶馬和奧迪等汽車公司的生產(chǎn)線員工中測試該產(chǎn)品。在未來的更新?lián)Q代產(chǎn)品中，古魯拉計(jì)劃將“無形座椅”變得更加智能化，無需使用者按按鈕，產(chǎn)品就可以自動(dòng)感知使用者的意圖。

MAX模塊保護(hù)身體

美國加州伯克利市初創(chuàng)公司SuitX公司和加州大學(xué)伯克利分校的機(jī)器人及人體工程學(xué)研究室一起，設(shè)計(jì)和制造了外骨骼機(jī)器人“鳳凰”（SuitX Phoenix），能夠支撐起殘疾人身體并且?guī)椭玖⑿凶?。在一次越野騎行中，桑切斯意外失去了雙腿。他被送到SiutX公司一個(gè)半小時(shí)后，“鳳凰”機(jī)械骨骼套件讓他重拾自信，獲得了與正常人一樣自由行走的能力。

這套外骨骼采用了多部件組合設(shè)計(jì)，每一個(gè)部分可以自由調(diào)整，無論用戶高矮胖瘦，都能提供最為合適的規(guī)格。“鳳凰”內(nèi)置電機(jī)，可幫助用戶矯正運(yùn)動(dòng)姿勢(shì)，步行速度達(dá)到每小時(shí)1.8公里。它內(nèi)置充電電池，每次充滿電后的續(xù)航時(shí)間為 8 小時(shí)。在對(duì)應(yīng)的 APP上，還可以監(jiān)測使用者的健康數(shù)據(jù)。

“鳳凰”可以稱之為目前最先進(jìn)的外骨骼機(jī)器人，整套重量僅為12.25公斤，可以按照個(gè)人不同的需求進(jìn)行私人定制。它于 6年前開發(fā)出來，去年3 月上市，售價(jià) 40000 美元（大約合27.56萬人民幣）。盡管還有待改善，但這樣的設(shè)計(jì)給殘疾人帶來了溫暖與希望。

提到外骨骼，我們常常會(huì)想到它幫助殘疾人重獲新生，但實(shí)際上，外骨骼的用途非常廣泛。對(duì)于建筑工人或者其他從事重體力勞動(dòng)的人，過度勞累會(huì)嚴(yán)重?fù)p害身體，而外骨骼能夠大大減輕工作強(qiáng)度。SuitX公司新上市的 MAX 就是專為體力勞動(dòng)者設(shè)計(jì)的外骨骼。它包括支撐背部（backX）、支撐腿部 （l e g X）和支撐肩部（shoulderX），可以分擔(dān)重量，減少肌肉損傷，并增強(qiáng)舒適感。用戶幾分鐘就可以學(xué)會(huì)如何使用這些模塊，根據(jù)工作需要隨意組合，一分鐘內(nèi)就能裝備完畢。

外骨骼的存在不是為了彰顯自身，而是幫助工人強(qiáng)化自己的身體，MAX 的三個(gè)模塊提供了一個(gè)輕量化的簡單方案，解決工人過度勞累的問題。其中l(wèi)egX擁有計(jì)算能力，能夠感知工人彎腿的角度，并提供相應(yīng)的支撐。backX 和 shoulderX完全機(jī)械化，主要是分擔(dān)工人承受的重量。在外骨骼的幫助下，工人還能夠舉起更重的物品。目前，MAX 的價(jià)格并不便宜，backX和 shoulderX 的售價(jià)都是 3000 美元，而 legX 的售價(jià)是 5000 美元。

“我與美國和日本的工人進(jìn)行了大量交流，聆聽他們的建議，不斷修改外骨骼的設(shè)計(jì)，與此同時(shí)還在加州伯克利分校的實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行了測試。通過研究發(fā)現(xiàn)，backX 能夠分擔(dān)工人 66% 的工作量。” 加州伯克利分校機(jī)械工程教授兼SuitX 創(chuàng)始人和首席執(zhí)行官霍麥揚(yáng)·卡扎魯尼靈表示，“對(duì)于那些想要保護(hù)工人，或者避免醫(yī)療賠償?shù)墓緛碚f，MAX 無疑是一個(gè)好東西?，F(xiàn)在有一些工廠以及碼頭、建筑工地、倉庫等工作場所定購了 MAX，飛機(jī)制造商波音公司也是客戶之一。”□

責(zé)任編輯 / 周洋 / 1026414103@qq.com