自動(dòng)化是一種功能強(qiáng)大的工具，可以通過批量執(zhí)行重復(fù)性任務(wù)來提高制造方案的生產(chǎn)率，并可以處理具有預(yù)定大小，重量和幾何形狀的材料。這些自動(dòng)化生產(chǎn)線經(jīng)過精心設(shè)計(jì)和優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)具有設(shè)定參數(shù)的物品的高吞吐量。

但是，對(duì)于傳統(tǒng)的自動(dòng)化方法而言，尺寸和重量產(chǎn)品混合在一起的制造環(huán)境可能具有挑戰(zhàn)性。使固定過程適應(yīng)于高混合物料搬運(yùn)是一項(xiàng)挑戰(zhàn)，通常需要重新設(shè)計(jì)裝配過程，使工具和工人閑置，這是一項(xiàng)昂貴的提議。

此外，并非所有事物都可以自動(dòng)化。在任何制造過程中，組裝過程中通常都不可避免地要進(jìn)行人工材料處理，以及運(yùn)輸／接收和安裝套件。

起重機(jī)，機(jī)械臂，卡車和其他提升輔助設(shè)備通常用于支持這些手動(dòng)過程，但在某些情況下存在局限性。移動(dòng)機(jī)器可能體積龐大且笨重，無法始終隨身攜帶。固定輔助裝置在工作單元之間移動(dòng)非常耗時(shí)且昂貴。

但是，新出現(xiàn)的工具可以提供制造商填補(bǔ)這些空白所需的靈活性：動(dòng)力全身外骨骼。這些外骨骼可以幫助工人輕松舉起數(shù)百磅的重量，輕松地在整個(gè)設(shè)施中進(jìn)行機(jī)動(dòng)，并支持各種任務(wù)。從某種意義上說，動(dòng)力外骨骼是一種可穿戴的舉升輔助設(shè)備，可在自動(dòng)化的地方支持手動(dòng)物料搬運(yùn)，而固定輔助設(shè)備根本無法使用。

電動(dòng)全身骨骼的工作原理

全身電動(dòng)骨骼的設(shè)計(jì)是在不增加壓力的情況下增強(qiáng)操作員的力量和耐力，例如 Sarcos Robotics 的 Guardian XO外部骨骼。

這些全身式機(jī)器人將其重量以及所運(yùn)載物體的重量通過西服直接轉(zhuǎn)移到地面上，從而減少了對(duì)穿戴者的影響。為了提高操作安全性，Guardian XO機(jī)器人使用戶能夠感測(cè)到一小部分有效載荷的重量（用于情境感知），但是卻要低得多。例如，200磅重的感覺就像十磅。

動(dòng)力外骨骼可實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)，操作員可以行走，抬起，推／拉和彎曲。機(jī)器人的先進(jìn)控制系統(tǒng)和一百多個(gè)嵌入式傳感器，可快速測(cè)量操作員的動(dòng)作并做出實(shí)物響應(yīng)，使機(jī)器人感覺就像是用戶身體的延伸。工人簡(jiǎn)單地完成工作，而機(jī)器人同時(shí)增強(qiáng)了力量并順暢地移動(dòng)。而且由于動(dòng)力外骨骼與他們的操作員一起運(yùn)動(dòng)，因此他們可以輕松地支持需要復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的任務(wù)。

此外，對(duì)于許多手動(dòng)組裝任務(wù)，兩個(gè)或更多工人必須在一個(gè)流程中進(jìn)行協(xié)作－一個(gè)將組件固定在適當(dāng)?shù)奈恢?，而另一個(gè)則負(fù)責(zé)安裝。像Guardian XO這樣的動(dòng)力全身外骨骼，可使一個(gè)工人單獨(dú)完成相同的工作。通過免提功能，操作員可以抬起部件并鎖定機(jī)器人的手臂以將物體固定在適當(dāng)?shù)奈恢?。從那里，它們可以從機(jī)械臂上松開以手動(dòng)完成更靈巧的任務(wù)，例如固定鉚釘或其他緊固件。

動(dòng)力外骨骼到固定自動(dòng)化無法實(shí)現(xiàn)的地方

從制造的角度來看，動(dòng)力全身外骨骼最關(guān)鍵的優(yōu)勢(shì)可能是其機(jī)動(dòng)性和多功能性。這些功能使它們能夠按需運(yùn)行，并使其成為強(qiáng)大的工具，可實(shí)現(xiàn)敏捷制造和工作連續(xù)性，從而最終提高生產(chǎn)率和安全性。

盡管自動(dòng)化是任何高級(jí)生產(chǎn)線上的重要功能，但手動(dòng)物料處理（例如接收物料和要運(yùn)輸?shù)某商捉M件）是司空見慣的。

在兩種情況下，工人都必須經(jīng)常搬運(yùn)笨重的物體。許多零件具有奇異的幾何形狀，使其難以操作，費(fèi)時(shí)，有時(shí)甚至用手操縱也很危險(xiǎn)。動(dòng)力外骨骼可以幫助工人包裝和拆包材料，對(duì)材料進(jìn)行排序，并在需要時(shí)將其移動(dòng)到適當(dāng)?shù)慕M裝工位。

在最后階段，必須手動(dòng)安裝大型，重型和笨重的成品組件，例如組成用于石油和天然氣鉆井的鉆頭的零件。這些組件可以具有多個(gè)零件，其中許多零件是重鋼且難以舉升。電動(dòng)全身外骨骼可以簡(jiǎn)化此繁瑣的過程，無論是在工廠內(nèi)還是在現(xiàn)場(chǎng)，都必須拆開包裝并進(jìn)行組裝。

動(dòng)力外骨骼提供的額外力量意味著一個(gè)人可以舉起沉重的零件，否則可能需要兩個(gè)或更多的工人。盡量減少這些團(tuán)隊(duì)協(xié)作，可以減少傷害，幫助保持社會(huì)距離并提高生產(chǎn)力。

提高生產(chǎn)力和安全性

在敏捷的制造環(huán)境中，工人必須搬運(yùn)重量，大小和形狀不同的物品，機(jī)器人輔助可以加快生產(chǎn)速度。在全身動(dòng)力的外骨骼的支持下，裝配線和物流工人都可以舉起較輕的物體，而不會(huì)產(chǎn)生疲勞，從而使它們可以更快，更長(zhǎng)時(shí)間地工作，從而提高了生產(chǎn)率。這些機(jī)器人也可以動(dòng)態(tài)部署，以幫助管理需求激增，從而無需修改固定的電梯輔助設(shè)備，這是一個(gè)復(fù)雜而昂貴的過程。外骨骼也會(huì)對(duì)安全產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。許多工作場(chǎng)所的傷害是由舉重造成的：長(zhǎng)時(shí)間負(fù)重，舉重笨拙或使用不良形式。美國(guó)工人和公司每年花費(fèi)超過1000億美元用于補(bǔ)救因工受傷的問題1。在使人無法工作的身體狀況中，下背部疼痛僅次于普通感冒。

在裝配過程中搬運(yùn)重的高扭矩工具，推拉重物以及其他任務(wù)所引起的肩部受傷也很引起人們的關(guān)注，與每例相比，背部疾病的治療費(fèi)用甚至更高。電動(dòng)全身骨骼可以減少這些數(shù)量。因?yàn)樗鼈冊(cè)诠と伺e起和放置笨重的零件，推／拉推車以進(jìn)行排序，卸載零件或操作高扭矩工具時(shí)提供重要的幫助，所以它們可以幫助防止受傷。同樣，對(duì)于必須長(zhǎng)時(shí)間執(zhí)行繁重工作的工人，動(dòng)力外骨骼可減輕疲勞，這是可能增加受傷風(fēng)險(xiǎn)的眾多因素之一。根據(jù)OSHA的數(shù)據(jù)，僅疲勞一項(xiàng)就使制造商損失了1，350億美元2。

除了減少因受傷造成的損失時(shí)間外，動(dòng)力外骨骼還可以緩解熟練工人的短缺。這些工具可以使老年工人的工作時(shí)間更長(zhǎng)，從而保留他們的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。此外，增強(qiáng)工人體力的能力有助于平整運(yùn)動(dòng)場(chǎng)并為更多人打開工作機(jī)會(huì)。

靈活性提高生產(chǎn)力

電動(dòng)全身外骨骼可以在各種情況下使用：手動(dòng)包裝和拆箱，將重物運(yùn)輸?shù)竭m當(dāng)?shù)墓ぷ髡?，甚至處理難以自動(dòng)化的任務(wù)。這種靈活性為制造帶來了更多的通用性，并且是支持敏捷制造的理想工具。

這種靈活性最終是電動(dòng)全身外骨骼的最大優(yōu)勢(shì)。它并非旨在執(zhí)行任何一項(xiàng)特定的工作。相反，就像操作人員一樣，它可以執(zhí)行許多不同的任務(wù)，從而減輕了人工搬運(yùn)物料的負(fù)擔(dān)，并幫助制造商快速響應(yīng)客戶的需求。
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