電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/莫婷婷）在電影《流浪地球2》中，外骨骼機器人頻繁亮相，展現(xiàn)了其在未來世界中的多種應(yīng)用。如今，隨著科技的進(jìn)步，這一科幻概念正逐步變?yōu)楝F(xiàn)實。近期一款消費級外骨骼機器人被稱為“爬樓”神器，開售即售罄，再次點燃了業(yè)界對于外骨骼機器人市場的熱情關(guān)注。

市場調(diào)研機構(gòu)Fortune的數(shù)據(jù)顯示，2023年全球可穿戴外骨骼機器人市場規(guī)模約達(dá)12.4億美元，預(yù)計到2030年將達(dá)到146.7億美元，復(fù)合年增長率高達(dá)42.2%。那么，外骨骼機器人作為人形機器人的細(xì)分賽道，有哪些應(yīng)用場景，其產(chǎn)業(yè)鏈情況如何？


從醫(yī)療級的10萬美元到消費級的2千元，C端市場加速起量

外骨骼機器人是一種模仿生物外骨骼結(jié)構(gòu)的機電一體化的裝置技術(shù)，通過精密的機械結(jié)構(gòu)、驅(qū)動系統(tǒng)、傳感器與智能控制系統(tǒng)，精準(zhǔn)捕捉并解析人體動作意圖，以機械化結(jié)構(gòu)輔助或增強穿戴者運動能力，提供支撐、運動輔助或力量增強功能的機器人。按照結(jié)構(gòu)分為三大類：上肢外骨骼機器人、下肢外骨骼機器人和全身外骨骼機器人。

外骨骼機器人可應(yīng)用在B端的醫(yī)療、工業(yè)、軍事等多個領(lǐng)域。醫(yī)療康復(fù)領(lǐng)域可以幫助中風(fēng)、脊髓損傷患者進(jìn)行步態(tài)訓(xùn)練恢復(fù)運動功能。工業(yè)領(lǐng)域可以用在搬運、裝配等場景中降低勞動強度。軍事與特種作業(yè)領(lǐng)域可以用于增強士兵負(fù)重能力，輔助消防員在災(zāi)害現(xiàn)場執(zhí)行任務(wù)。

腰部外骨骼機器人（圖源傲鯊智能）

面向個人消費場景，目前已有多款外骨骼機器人用于登山等場景，例如國內(nèi)程天科技推出的消費級外骨骼機器人。近期在國內(nèi)火爆的外骨骼機器人中，以用于戶外、登山、助行的類型居多。

那么，為何外骨骼機器人進(jìn)入消費級市場有哪些因素？

外骨骼機器人熱潮背后的主要驅(qū)動力在于全球范圍內(nèi)老年人口比例的持續(xù)攀升以及人們對康復(fù)治療和增強行動能力需求的不斷增長。外骨骼機器人先在B端的醫(yī)療等領(lǐng)域先起量，但產(chǎn)品需要經(jīng)過嚴(yán)格的認(rèn)證和采用高質(zhì)量材料，售價相對昂貴，例如通過FDA認(rèn)證的醫(yī)用外骨骼機器人EksoNR的售價約為10萬美元。產(chǎn)品形態(tài)也與消費級不同，例如傅里葉下肢康復(fù)機器人ExoMotus M4。

傅里葉下肢康復(fù)機器人（圖源：傅里葉）

隨著市場需求的興起，不僅傳統(tǒng)的醫(yī)療器械公司積極布局，還吸引了不少新創(chuàng)企業(yè)加入，開發(fā)出更加先進(jìn)、功能更為強大的產(chǎn)品，售價也相對便宜。這也是外骨骼機器人能夠在消費級市場火爆的原因。

此前始祖鳥推出用于登山的類似產(chǎn)品外骨骼軟殼褲售價約為4500 美元。極殼科技首款消費級外骨骼Hypershell Go X價格僅為799美元，可幫助佩戴者幫人減少20%體力消耗。

程天科技面向個人消費場景上線了一款外骨骼機器人EasyGo-H，設(shè)計了腰-髖關(guān)節(jié)聯(lián)動仿生外骨骼系統(tǒng)，主打助力行走，使用者抬腿時，EasyGo動力單元自動釋放儲存能量，給腿部抵消相當(dāng)于5瓶礦泉水重量的力。售價下降為2500元，不到一部高端手機的價格，重量優(yōu)化到2kg，且是無電源版本。程天科技創(chuàng)始人張繼宇表示，準(zhǔn)備了幾百臺現(xiàn)貨已經(jīng)售罄，還有幾百人正在排隊預(yù)訂下一批。

外骨骼機器人EasyGo-H（圖源程天科技）

除了低成本，智能化也是外骨骼機器人熱銷的原因之一。隨著AI技術(shù)的應(yīng)用，現(xiàn)代外骨骼機器人通過集成先進(jìn)的傳感器和智能算法，可以更精準(zhǔn)地識別人體運動意圖，并實時做出響應(yīng)，還可以根據(jù)患者的恢復(fù)情況動態(tài)調(diào)整治療方案。例如視鵬科技的登山助力外骨骼機器人，內(nèi)置了AI芯片，可以學(xué)習(xí)用戶行走習(xí)慣。產(chǎn)品重量在3kg以內(nèi)，能夠提供12N·m的助力，續(xù)航為4到6小時。


產(chǎn)業(yè)鏈格局尚待成型，電機企業(yè)加速技術(shù)創(chuàng)新

前瞻產(chǎn)業(yè)研究院預(yù)計，到 2028 年中國外骨骼機器人市場規(guī)模將達(dá)到 24 億元，2023~2028 年的年復(fù)合增長率達(dá)到50%。其規(guī)模有望與人形機器人相當(dāng)。外骨骼機器人火熱的背后，其產(chǎn)業(yè)鏈情況也引起業(yè)內(nèi)人士關(guān)注。外骨骼機器人包括三大核心系統(tǒng)：傳感系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)，同時還需要較強的智能控制能力。

人體和外骨骼設(shè)備協(xié)作依賴精密的運動系統(tǒng)控制交互
（資料來源：CBInsight，中銀證券）

傳感器負(fù)責(zé)捕捉穿戴者的動作信息（角度、扭矩、位置等數(shù)據(jù)），通常包括陀螺儀、壓力傳感器，部分外骨骼機器人還應(yīng)用了生物量傳感器，監(jiān)測肌電（EMG）、腦電（EEG）等生物電信號解讀生理信息。

在接收到傳感器的數(shù)據(jù)之后，控制系統(tǒng)通過機器學(xué)習(xí)等算法預(yù)測穿戴者用途，生成運動指令。控制系統(tǒng)分為集中式設(shè)計控制系統(tǒng)、分布式控制架構(gòu)。集中式控制結(jié)構(gòu)包括系統(tǒng)主機、驅(qū)動器、信號采集板以及電源管理等模塊。分布式控制架構(gòu)采用不同總線協(xié)議，且相對集中式設(shè)計系統(tǒng)布線簡單。

驅(qū)動系統(tǒng)為下肢外骨骼機器人的運動提供驅(qū)動力矩，包括電機驅(qū)動系統(tǒng)和液壓（氣壓）驅(qū)動系統(tǒng)等，電機驅(qū)動具備小體積、較大的輸出力矩等優(yōu)勢。其核心部件包括伺服電機、減速器、伺服驅(qū)動器等。

目前來看，外骨骼機器人的上游產(chǎn)業(yè)鏈和人形機器人有所重疊，產(chǎn)業(yè)鏈相對來說比較成熟，但格局還未成型。

從產(chǎn)業(yè)鏈價值量來看，云湖研究的數(shù)據(jù)顯示，控制器的價值量約為10%到15%，伺服系統(tǒng)的價值量約為25%，減速器的價值量約為35%，因此電機領(lǐng)域的企業(yè)將隨著外骨骼機器人市場的發(fā)展迎來更多的成長機會。電子發(fā)燒友網(wǎng)關(guān)注到，業(yè)內(nèi)已有多家企業(yè)進(jìn)入外骨骼機器人驅(qū)動系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈，包括兆威機電、CubeMars、極殼科技等。

兆威提供外骨骼機器人電機齒輪箱產(chǎn)品。兆威機電介紹，關(guān)節(jié)齒輪擁有二級、三級、四級驅(qū)動變化可根據(jù)機器人電機的設(shè)計需求更換減速比及調(diào)整齒輪箱的輸入轉(zhuǎn)速及力矩。

兆威公司機器人關(guān)節(jié)齒輪箱（圖源兆威）

CubeMars可提供動力模組電機，例如AK80-8動力模組集高性能無刷電機、研行星減速器、編碼器并集成驅(qū)動為一體，能實現(xiàn)大扭矩平穩(wěn)運行。該產(chǎn)品額定扭矩為10N·m，額定轉(zhuǎn)速為243rpm。

除了傳統(tǒng)的電機企業(yè)，還有不少初創(chuàng)企業(yè)如極殼科技等也在積極探索外骨骼機器人的新應(yīng)用和技術(shù)突破。例如成立于2021年的極殼科技自研了Omega架構(gòu)和多個核心的底層元器件。通過技術(shù)創(chuàng)新，極殼科技將多個關(guān)節(jié)電機變成了一個中置電機。該公司還將工業(yè)傳感器的成本從兩到三千塊錢人民幣，降至幾十塊錢，推動外骨骼機器人成本不斷下降。

業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，目前外骨骼機器人電機、電池等硬件方面已有實用基礎(chǔ)，新的技術(shù)突破聚焦于AI在外骨骼訓(xùn)練等方面，后續(xù)還可能和腦機接口等結(jié)合。例如程天科技與浙江省人民醫(yī)院合作開發(fā)腦脊外骨骼機器人，腦機接口結(jié)合脊髓再結(jié)合外骨骼，將進(jìn)一步提高康復(fù)治療效果。


小結(jié)：

隨著技術(shù)的發(fā)展，外骨骼機器人市場規(guī)模增長迅速。其在醫(yī)療、工業(yè)、軍事等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，如今在消費級市場也開始興起，用于登山、助行等場景。市場上多家企業(yè)推出各類外骨骼機器人產(chǎn)品，其發(fā)展呈現(xiàn)輕量化、智能化、千元級成本的趨勢，同時產(chǎn)業(yè)鏈格局尚待成型，電機企業(yè)加速創(chuàng)新，未來有望與腦機接口等結(jié)合取得更大突破。值得期待的是，隨著技術(shù)進(jìn)步和成本降低，一個快速增長且潛力巨大的市場正在形成。