“鋼鐵俠戰(zhàn)衣”即將交付，賦予工人“超能量”

張靜 李賢煥

機(jī)器人外衣終于問世了！科幻迷們在《異形》中看到的瑞普利大戰(zhàn)異形女王時(shí)所穿的機(jī)器人外衣，已被美國機(jī)器人公司Sarcos變成同款———Guardian XO。穿著這個(gè) “外骨骼機(jī)器人”可能不會(huì)讓你看起來像鋼鐵俠，但是它能讓你輕松舉起90公斤的重物，不會(huì)出汗。

一年前，Sarcos承諾會(huì)在2019年年底交付可商用的外骨骼機(jī)器人。近日，他們宣布將兌現(xiàn)了承諾，在2020年1月交付第一批GuardianXO給工業(yè)和軍事客戶，這是世界上第一臺(tái)獨(dú)立電池供電的外骨骼機(jī)器人。外媒受邀參觀了該公司在猶他州鹽湖城的工廠，他們看到了這個(gè)機(jī)器人的真實(shí)全貌。

據(jù)介紹，這個(gè)全身盔甲一般的Guardian XO是一個(gè)幾乎可以覆蓋人從手到腳的外骨骼機(jī)器人，整個(gè)機(jī)器人共有24臺(tái)電動(dòng)機(jī)。有了機(jī)器人的助力，一個(gè)普通人可以輕松拎起90公斤的重物，其中絕大多數(shù)重量都被機(jī)器人分擔(dān)，而人類自己感受到的重量僅有4.5公斤。這意味著在可承受的重量限度內(nèi)，機(jī)器人能分擔(dān)95%的重量。用24個(gè)電機(jī)控制一個(gè)大型外骨骼絕非易事（Guardian XO的峰值扭矩約為450牛頓米），用戶可以訪問操作人員控制面板，其大小與iPhone差不多。

由于外骨骼沒有綁帶束縛，在用戶訪問控制面板時(shí)，外骨骼很有可能因?yàn)橹亓蛻T性掉落，砸到用戶。Guardian XO使用125個(gè)內(nèi)置傳感器支持外骨骼用戶環(huán)境鏈接，因此用戶不管是作業(yè)，還是突然暫停，操作都很安全而且順滑。Guardian XO還有一個(gè)小亮點(diǎn)，在移動(dòng)彈藥箱、彈夾和模擬導(dǎo)彈的時(shí)候，實(shí)驗(yàn)者一邊聊天，一邊聳了聳肩。之后就像科幻電影里的情節(jié)一樣，外骨骼也跟隨人類的活動(dòng)抬升了幾厘米，整個(gè)過程在幾秒鐘內(nèi)完成。人機(jī)同步性能驚人。

如此復(fù)雜且大件的“機(jī)器人”，穿戴和收納會(huì)不會(huì)很成問題？

Sarcos公司表示，新手上路時(shí)可以在幾分鐘內(nèi)完成整個(gè)學(xué)習(xí)教程。雖然外形看起來無比復(fù)雜，但穿戴卻非常簡單，當(dāng)工人佩戴完成之后，甚至只需要幾秒鐘的時(shí)間就能完成安裝和機(jī)器的啟動(dòng)。

將于2020年1月交付的首批Guardian XO還將帶有一個(gè)擴(kuò)展塢，該擴(kuò)展塢包括一個(gè)可自動(dòng)調(diào)節(jié)的高度支柱，該支柱與外骨骼相連。它可以根據(jù)人類需求調(diào)節(jié)高度，讓身高在1.62米到1.82米之間的使用者可以輕松穿脫。收納方面，機(jī)器人可以呈坐姿狀，和擴(kuò)展塢一起收縮成一個(gè)矩形，便于裝箱和運(yùn)輸。

無疑，人們很關(guān)心Guardian XO的安全性，機(jī)器人失控了怎么辦？

外骨骼的每一個(gè)關(guān)節(jié)都受速度限制，一旦操作人員的演示超出安全閾值，關(guān)節(jié)就會(huì)自行鎖定。根據(jù)設(shè)計(jì)，關(guān)節(jié)不能超出人類關(guān)節(jié)的活動(dòng)范圍，這意味著外骨骼不能以會(huì)傷害使用者的方式彎曲或扭曲。如果系統(tǒng)由于任何原因斷電，則電流會(huì)通過電動(dòng)機(jī)分流，使電動(dòng)機(jī)緩慢下降而不是突然下降。用戶可以在30秒或更短的時(shí)間內(nèi)離開Guardian XO。

平衡方面，有人的參與控制會(huì)大大減少機(jī)器摔跤的可能性。萬一絆倒或摔倒，外骨骼可自動(dòng)抬起手臂，并在使用者周圍形成防滾架。目前尚不知道從防滾架逃離出來的難易程度。Sarcos此前聯(lián)合Bechtel、BMW、Caterpillar、DeltaAir Lines 等公司組成了外骨骼技術(shù)咨詢小組X-TAG，請(qǐng)安全專家對(duì)機(jī)器進(jìn)行了評(píng)估。

資料顯示，Sarcos是一家總部位于美國猶他州的機(jī)器人技術(shù)開發(fā)公司，同時(shí)也從事微機(jī)電系統(tǒng)和相關(guān)技術(shù)的開發(fā)。1983年，Sarcos從美國猶他大學(xué)分離出來并成為獨(dú)立公司。2000年以來，Sarcos受美國國防部高級(jí)研究計(jì)劃局資助，開始專注于開發(fā)面向軍事和工業(yè)等用途的機(jī)器人。已經(jīng)面向不同應(yīng)用場景生產(chǎn)了各種各樣的機(jī)器人設(shè)備。此前Sarcos曾幫助美國海軍等官方機(jī)構(gòu)開發(fā)了海底救援機(jī)器人，甚至還為電影和游樂園景點(diǎn)制造機(jī)器人道具。

Sarcos曾與美國國防部高級(jí)研究計(jì)劃局、NASA等官方機(jī)構(gòu)，以及麻省理工學(xué)院、卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)等頂尖高校有著廣泛的合作。且獲得通用風(fēng)投、微軟公司、IDG等機(jī)構(gòu)的投資。在過去的三十年里，Sarcos公司還一直收到來自美國國防部高級(jí)研究計(jì)劃局的資金支持。作為公司最著名的機(jī)器人產(chǎn)品之一，這款外骨骼機(jī)器人的研究最早開始于2000年，而最先盯上這項(xiàng)技術(shù)的自然是軍方。

在研究初期，該公司的工程師想盡各種辦法，用各種不同的技術(shù)和器件嘗試拼湊出1套“機(jī)器戰(zhàn)衣”，欲打造出超級(jí)士兵。2010年，該公司完成了一款原型機(jī)器，讓穿戴者能夠輕易將一塊木板擊穿，這也讓這款機(jī)器人得名“鋼鐵俠套裝”。但在當(dāng)時(shí)，機(jī)器人的供能問題一直未能得到解決，當(dāng)時(shí)那款厚重的機(jī)器人需要時(shí)刻連接電線，通過外接電源實(shí)現(xiàn)供能，這給機(jī)器人的使用場景帶來嚴(yán)重的限制。

2019年初，Sarcos終于亮相了內(nèi)置電池版本的Guardian XO，這也就是最終商用版本的外骨骼機(jī)器人。當(dāng)然，經(jīng)過近20年時(shí)間發(fā)展，這款機(jī)器人的目標(biāo)使用場景已經(jīng)發(fā)生了轉(zhuǎn)變，從功能上也可看出，更加注重安全性和負(fù)重能力的Guardian XO已經(jīng)不再適用于戰(zhàn)場。而在工廠、建筑工地、礦山等工作場景中，GuardianXO則能更好發(fā)揮它的能力，通過提升工人的生產(chǎn)效率、減少安全風(fēng)險(xiǎn)，最終帶來經(jīng)濟(jì)效益的提升。

Sarcos董事長兼首席執(zhí)行官本·沃夫曾在介紹Guardian XO時(shí)候表示，外骨骼機(jī)器人能夠最終實(shí)現(xiàn)商用，工程團(tuán)隊(duì)在電池管理方面的突破至關(guān)重要。Wolff表示，在實(shí)驗(yàn)室里造出昂貴的機(jī)器人是一回事，而更好的電池管理，讓他們最終能夠?qū)崿F(xiàn)在價(jià)格合理的情況下，造出具有實(shí)際工作能力的外骨骼機(jī)器人。據(jù)報(bào)道，演示的Guardian XO使用一對(duì)5.44公斤500瓦時(shí)的電池組，外骨骼在正常使用狀態(tài)下可以工作2個(gè)小時(shí)以上。

在完全運(yùn)行時(shí)，即負(fù)重73公斤，并以每小時(shí)4.8千米的速度行走的話，耗電量是500瓦，Sarcos預(yù)計(jì)2020年1月正式交付時(shí)，耗電量將從500瓦降低到425瓦。

Guardian XO電池組中的電池是可獨(dú)立替換的，單獨(dú)替換一個(gè)電池不影響另一個(gè)電池供電。Sarcos的COO Chris Beaufait說：“這確實(shí)是我們的關(guān)鍵創(chuàng)新之一，世界上沒有多少機(jī)器人像我們這樣高效。”沃夫說：“目前的GuardianXOO已經(jīng)可以上下樓梯。未來更新的機(jī)器人將能夠在充滿挑戰(zhàn)的地形，泥濘的地面，雨天或雪天中在戶外行走?！盙uardian XO的工作能力加上可控的成本，讓機(jī)器人最終成為1 款可行的商用產(chǎn)品。如今，Guardian XO共有兩個(gè)型號(hào)可供選擇，兩個(gè)版本都配備了獨(dú)立的可拆卸電池，且可以實(shí)現(xiàn)快速更換。兩種配置的差異則體現(xiàn)在力量上，基礎(chǔ)款的Guardian XO可以反復(fù)提起35 公斤的負(fù)重物;重型版本GuardianXO max則可幫助人類輕松舉起90公斤的重物。在Sarcos看來，設(shè)計(jì)Guardian XO時(shí)沒有針對(duì)特定的應(yīng)用場景。而是希望外骨骼機(jī)器人能夠幫助人們執(zhí)行各種任務(wù)。沃夫表示，用戶在控制機(jī)器人時(shí)，Guardian XO遍布全身的傳感器會(huì)識(shí)別穿戴者的四肢運(yùn)動(dòng)情況，讓外骨骼能夠立刻跟隨使用者的肢體運(yùn)動(dòng)，并施加合適的力度?！皺C(jī)器人會(huì)隨著你運(yùn)動(dòng)，你不必考慮如何使用它”沃夫說。

現(xiàn)在Sarcos已經(jīng)準(zhǔn)備好向客戶交付Guardian XO機(jī)器人。Sarcos將其形容為“機(jī)器人服務(wù)”，意味著公司將幫助客戶解決所有安裝、維護(hù)修理和升級(jí)工作。1臺(tái)Guardian XO的租金為每年10萬美元，該公司將于2020年1月向客戶（包括工業(yè)用戶和美國軍方） 交付第一批alpha 裝置。沃夫認(rèn)為，Guardian XO的使用成本相當(dāng)于一個(gè)普通的員工，但這款機(jī)器人最多可將工人的生產(chǎn)效率提升4～8倍。企業(yè)客戶通過投資Guardian XO可以節(jié)省大量成本，同時(shí)減少工人的受傷情況?！盀檫@款機(jī)器人開1份工資吧?！蔽址蛘f道。