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文檔簡介
目錄外骨:人力設(shè)備技術(shù)未收斂 5外骨骼:人機(jī)協(xié)工作的可穿戴設(shè)備 5技術(shù)發(fā)散階段,品形態(tài)各異,適用不同場景 6下游求持放,滲率有速提升 9下游應(yīng)用:從專領(lǐng)域走向大眾消費(fèi) 9技術(shù)和商業(yè)化仍難點(diǎn),技術(shù)+政策主推下產(chǎn)業(yè)加速 12全球部企領(lǐng),國公司追趕 14格局:全球各地業(yè)百花齊放,聚焦不同場景 14上游:核心零部和材料為關(guān)鍵組成部分 20相關(guān)標(biāo)的梳理 22風(fēng)險(xiǎn)示 24圖表目錄圖1:Cyberdyne混合動力外骨骼系統(tǒng) 5圖2:外骨骼機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)成框架 6圖3:按照身體部位劃分外骨骼機(jī)器人類型 6圖4:被動式外骨骼示意圖 7圖5:外骨骼機(jī)器人從專用領(lǐng)域走向大眾生活 9圖6:下肢外骨骼康復(fù)機(jī)器人應(yīng)用場景 10圖7:腿部外骨骼機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例 10圖8:軍人穿戴外骨骼機(jī)器人場景 11圖9:泰山景區(qū)投放的登山助力機(jī)器人 11圖10:始祖鳥聯(lián)合Skip公司發(fā)布外骨骼產(chǎn)品 11圖11:傅利葉智能的智能康復(fù)港 17圖12:傅利葉智能的GR系列人形機(jī)器人 17圖13:傲鯊智能的增程動力外骨骼機(jī)器人18圖14:肯綮科技的登山助力機(jī)器人Ant-H1Pro(左)和πplus(右) 18圖15:程天科技個(gè)人康養(yǎng)外骨骼機(jī)器人 19圖16:極殼科技HypershellX系列 19圖17:外骨骼機(jī)器人的上下游情況 21表1:不同驅(qū)動方式的優(yōu)缺點(diǎn) 7表2:外骨骼機(jī)器人的控制方式 8表3:康養(yǎng)、工業(yè)、軍用和民用消費(fèi)場景的中期市場空間測算 12表4:當(dāng)前外骨骼行業(yè)面臨瓶頸及未來突破方向 13表5:外骨骼&醫(yī)療康養(yǎng)機(jī)器人相關(guān)政策持續(xù)出臺 13表6:國內(nèi)外骨骼公司近三年融資情況 14表7:全球代表性外骨骼機(jī)器人企業(yè) 15表8:國內(nèi)主要外骨骼企業(yè)梳理 16表9:不同結(jié)構(gòu)件材料及其特征 22表10:重點(diǎn)公司估值表 25外骨骼:人體助力設(shè)備,技術(shù)形態(tài)未收斂外骨骼的命名源于生物學(xué)概念,即安裝于人體外部的骨骼。從生物學(xué)原理看,人類骨骼屬于內(nèi)骨骼系統(tǒng):肌肉附著于骨骼表面,通過接收神經(jīng)系統(tǒng)電信號,觸發(fā)收縮-舒張運(yùn)動,進(jìn)而牽引骨骼完成肢體動作。與機(jī)器人類比,人體肌肉相當(dāng)于執(zhí)行器(Actuator),功能為接收控制信號并輸出機(jī)械運(yùn)動;骨骼相當(dāng)于結(jié)構(gòu)件,承擔(dān)負(fù)載傳遞、構(gòu)建關(guān)節(jié)活動樞紐、提供支撐的功能。外骨骼的結(jié)構(gòu)和工作原理與人類骨骼相似,是一種與用戶協(xié)同工作的可穿戴設(shè)備。具體來說,外骨骼通過對身體施加力量,從而對肢體運(yùn)動提供輔助、增強(qiáng)或康復(fù)訓(xùn)練功能。它的基本功能是增強(qiáng)人體能力,下肢外骨骼增強(qiáng)負(fù)重能力和機(jī)動能力,上肢外骨骼增強(qiáng)人的力量和作業(yè)能力它可以是剛性材料(金屬或碳纖維),也可以是柔軟和有彈性的材料,或兩者結(jié)合。它可以使用傳感器和執(zhí)行器,也可以完全被動,依靠彈性元件來實(shí)現(xiàn)其功能。外骨骼常被稱為外骨骼機(jī)器人,因?yàn)楹蜋C(jī)器人特征類似:具備自主運(yùn)行能力、可編程、融合傳感器、執(zhí)行器與控制算法。圖1:Cyberdyne混合力外骼統(tǒng) 日本Cyberdyne公司網(wǎng)站工作原理:當(dāng)人試圖移動其肌肉骨骼系統(tǒng)時(shí),神經(jīng)訊號通過運(yùn)動神經(jīng)元從大腦通過脊髓傳遞到肌肉。這些信號導(dǎo)致肌肉收縮,皮膚表面可檢測到微弱的生物電訊號。產(chǎn)品根據(jù)從貼在穿戴者皮膚上的電極獲得的訊號,輔助穿戴者下肢運(yùn)動。通常來說,外骨骼機(jī)器人依靠機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和能源系統(tǒng)五大核心模塊深度協(xié)同發(fā)揮作用。其核心工作原理是構(gòu)建感知-處理-驅(qū)動-反饋閉環(huán),實(shí)時(shí)捕捉人體運(yùn)動意圖,經(jīng)智能處理輸出機(jī)械助力,最終達(dá)成自然流暢、具有高度實(shí)時(shí)性的人機(jī)協(xié)同運(yùn)動。圖2:外骨骼機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)成框架面向康復(fù)訓(xùn)練的下肢外骨骼系統(tǒng)集成與主動控制技術(shù)研究外骨骼機(jī)器人仍處于持續(xù)發(fā)展階段,尚未形成統(tǒng)一的定義,技術(shù)路線和類別眾多。根據(jù)穿戴部位,可分為上肢外骨骼、下肢外骨骼、全身外骨骼,或者進(jìn)一步細(xì)分;上肢外骨骼主要針對手臂、肩部等上肢部位設(shè)計(jì),輔助或增強(qiáng)上肢運(yùn)動功能,適用于搬運(yùn)、裝配、康復(fù)訓(xùn)練等場景;下肢外骨骼聚焦腿部、腰部等下肢部位,提供行走助力、負(fù)重支撐等,廣泛應(yīng)用于康復(fù)、養(yǎng)老、登山等場景;全身外骨骼覆蓋全身肢體及軀干,實(shí)現(xiàn)整體運(yùn)動能力的輔助或增強(qiáng),集成度高,適用于軍事、復(fù)雜工業(yè)作業(yè)等場景。圖3:按照身體部位劃分外骨骼機(jī)器人類型傲鯊智能官網(wǎng)根據(jù)是否有外部能源,可分為動力外骨骼、被動式外骨骼:動力外骨骼:使用電池或者電纜來運(yùn)行傳感器和執(zhí)行器。可進(jìn)一步分為靜態(tài)外骨骼(執(zhí)行器需要始終運(yùn)行)和動態(tài)外骨骼(執(zhí)行器不需要始終打開,能效大幅提升);被動式外骨骼:沒有外部電源,主要類型包括重量重新分配(通過彈簧和鎖定機(jī)構(gòu)將重量轉(zhuǎn)移到周圍或地面)、能量捕獲(如腳踝彈簧離合器外骨骼)、阻尼(使用彈簧或阻尼器來減震)、鎖定(允許長時(shí)間蹲坐統(tǒng)一位置)等。圖4:被式骨示圖 ExoskeletonReport國際外骨骼行業(yè)資訊網(wǎng)站根據(jù)驅(qū)動方式,可分為液壓、氣動、電機(jī)驅(qū)動和混合驅(qū)動外骨骼:液壓驅(qū)動外骨骼:結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、傳動平穩(wěn)、能動較高;但加工精度較高,維護(hù)成本高;氣壓驅(qū)動外骨骼:體積小、成本低、操作簡便;大,且移動范圍受限;電機(jī)驅(qū)動外骨骼:結(jié)構(gòu)簡單、精度高、便于自動化控制;但占據(jù)空間大;混合驅(qū)動外骨骼:結(jié)合兩種及以上驅(qū)動方式的優(yōu)勢,如電機(jī)與液壓結(jié)合,兼顧輸出性能與靈活性,滿足復(fù)雜場景需求。表1:不同驅(qū)動方式的優(yōu)缺點(diǎn)類別 原理 特征類別 原理 特征動動動
通過液壓泵產(chǎn)生高壓油,利用液壓缸伸縮傳遞動力,配合閥門控制油液流量和壓力,實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)運(yùn)動以壓縮空氣為動力源,通過氣缸或氣動肌肉的充氣/放氣產(chǎn)生伸縮或收縮力,調(diào)節(jié)氣壓和氣流速度控制關(guān)節(jié)運(yùn)動通過伺服電機(jī)(直流/交流)直接或經(jīng)減速器輸出扭矩,配合編碼器和控制器實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)的精準(zhǔn)位置、速度控制
1)優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、傳動平穩(wěn)、抗干擾能力強(qiáng)、動態(tài)性能穩(wěn)定;2)缺點(diǎn):系統(tǒng)復(fù)雜、加工精度較高、維護(hù)成本高、能力轉(zhuǎn)換效率低、續(xù)航首先1)重量輕、成本低、操作簡便、柔性好;2)缺點(diǎn):控制精度不高、負(fù)載能力弱、噪聲大、移動范圍受限占據(jù)空間大、搭配減速器導(dǎo)致重量增加、沖擊下易損壞結(jié)合不同驅(qū)動方式的優(yōu)勢和缺點(diǎn),如電機(jī)與液壓結(jié)合,兼顧輸出結(jié)合不同驅(qū)動方式的優(yōu)勢和缺點(diǎn),如電機(jī)與液壓結(jié)合,兼顧輸出性能與靈活性,滿足復(fù)雜場景需求,但系統(tǒng)復(fù)雜、難度大結(jié)合兩種及以上驅(qū)動方式混合驅(qū)動CSDN網(wǎng)站根據(jù)是否移動,可分為固定、支持、移動外骨骼:固定:外骨骼被拴在墻上、支架上或通過固定的鉤子和安全帶懸掛在空中;支持:外骨骼連接到高架導(dǎo)軌上,由移動框架支撐,或者在某些情況下由相鄰的輪式機(jī)器人支撐。這些配置允許重型電機(jī)、控制器和電池得到外部支撐,同時(shí)仍為外骨骼佩戴者提供移動性;移動:用戶和外骨骼可以自由移動。運(yùn)動意圖的感知識別有多種方式,包括力學(xué)傳感器、慣性傳感器、肌電信號、腦電型號等。使用較多的是多種傳感器融合的方式。其中,關(guān)節(jié)角度傳感器監(jiān)測肢體位置,足底壓力傳感器感知步態(tài)與重心、慣性傳感器測量加速度角速度及姿態(tài)、肌電傳感器采集肌肉電信號、力/力矩傳感器測量人機(jī)交互力,外部傳感器用來判斷周圍環(huán)境??刂葡到y(tǒng)是外骨骼的大腦,根據(jù)感知信號驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu),是外骨骼機(jī)器人最大難點(diǎn)。目前控制方式主要包括生物信號(腦電信號和肌電信號)、預(yù)編程、步態(tài)擬合控制、基于模型和傳感器協(xié)同控制、智能算法控制、阻抗控制等。表2:外骨骼機(jī)器人的控制方式類別 具體控制方式 核心原理 適用場景類別 具體控制方式 核心原理 適用場景生物信號驅(qū)動控制
腦電信號控制 通過腦機(jī)接口捕捉腦電波,直接解讀運(yùn)動意圖 肢體癱瘓患者康復(fù)輔助表面肌電信號控制 皮膚表面電極采集肌肉收縮電信號,預(yù)判動作 健康人負(fù)重、康復(fù)患者主動訓(xùn)練 預(yù)編程與步態(tài)擬合控制
預(yù)編程控制 預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)動軌跡(如正常步態(tài)),按固定序執(zhí)行步態(tài)擬合控制 存儲標(biāo)準(zhǔn)步態(tài)關(guān)節(jié)力矩?cái)?shù)據(jù),實(shí)時(shí)對比并輸匹配力矩
康復(fù)下肢外骨骼、標(biāo)準(zhǔn)化動作輔助日常行走輔助、基礎(chǔ)康復(fù)訓(xùn)練模型與傳感器協(xié)同控制
基于動力學(xué)模型的控制(含PID、自適應(yīng)控制等)
建立人機(jī)動力學(xué)模型,結(jié)合傳感器反饋修正動 重載作業(yè)、崎嶇地形運(yùn)作偏差(ZMP控制)
采集人機(jī)交互力、地面反作用力,保障運(yùn)動穩(wěn)定性
行走平衡輔助、平地/輕度地形運(yùn)動智能算法控制
深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)控制 通過仿真訓(xùn)練優(yōu)化控制器,自主適配多樣化作
多動作場景(步行、跑步、攀爬)改進(jìn)遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與擾動觀測器,解決系統(tǒng)不確控制 性和外部干擾
復(fù)雜動態(tài)場景、高精度力跟蹤需求阻抗控制
阻抗控制 調(diào)節(jié)關(guān)節(jié)剛度和阻尼,貼合人體自然運(yùn)動規(guī)律 康復(fù)訓(xùn)練、日常穿戴輔助融合多種控制邏輯,兼顧實(shí)時(shí)響應(yīng)與預(yù)判優(yōu)化 工業(yè)重載、復(fù)雜地形移動等多場景阻抗混合控制下肢外骨骼機(jī)器人控制技術(shù)與應(yīng)用》,CSDN網(wǎng)站融合多種控制邏輯,兼顧實(shí)時(shí)響應(yīng)與預(yù)判優(yōu)化 工業(yè)重載、復(fù)雜地形移動等多場景阻抗混合控制下游需求持續(xù)釋放,滲透率有望快速提升外骨骼的應(yīng)用終端呈現(xiàn)從專業(yè)領(lǐng)域向大眾市場延伸的趨勢。外骨骼機(jī)器人最早的研究始于上世紀(jì)六十年代,出于軍隊(duì)使用的需求,美國科研實(shí)驗(yàn)室率先開展了對外骨骼機(jī)器人的探索。例如由美國國防部支持、通用電氣公司與康奈爾大學(xué)合作研發(fā)的Hardiman動力外骨骼為這一時(shí)期的典型代表,技術(shù)應(yīng)用主要包括軍隊(duì)、施工和救災(zāi)等,后續(xù)各國研究室也開始陸續(xù)研發(fā)應(yīng)用于醫(yī)療康復(fù)領(lǐng)域的外骨骼機(jī)器人。但是存在體積龐大、價(jià)格昂貴、操作不便等問題,普及度較低。2000年之后,計(jì)算機(jī)、傳感、和控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)重要突破,推動外骨骼機(jī)器人進(jìn)入技術(shù)突破和規(guī)?;瘧?yīng)用階段。2000年啟動增強(qiáng)人體體能外骨骼(EHPA)外骨骼機(jī)器人用于專項(xiàng)領(lǐng)域,其后項(xiàng)目部分成果被美國加州大學(xué)伯克利分校轉(zhuǎn)化,研制出BLEEX,并進(jìn)一步研制出理療康復(fù)類設(shè)備eLEGS和軍工類設(shè)備HULC器人在醫(yī)療康復(fù)領(lǐng)域的應(yīng)用轉(zhuǎn)型與發(fā)展。近年來,輕量化、智能算法等技術(shù)發(fā)展迅速,推動行業(yè)走向規(guī)?;瘧?yīng)用。例如在材料技術(shù)領(lǐng)域,早期外骨骼多依賴金屬材質(zhì),自重沉、不便使用,如今碳纖維復(fù)合材料、鋁合金等新材料的使用,如肯綮科技的登山機(jī)器人將重量壓縮至1.8kg,舒適性提升;控制算法的升級則讓外骨骼機(jī)器人從單純的機(jī)械助力向人機(jī)智能協(xié)同發(fā)展。強(qiáng)化學(xué)習(xí)、AI大模型等技術(shù)的融入,讓設(shè)備能更精準(zhǔn)地理解并預(yù)判人體運(yùn)動意圖。同時(shí),產(chǎn)品矩陣也呈現(xiàn)出多品類、廣覆蓋的特點(diǎn),醫(yī)療康復(fù)、工業(yè)、民用等消費(fèi)市場逐步拓展。圖5:外骼器從用領(lǐng)走大生活 CBInsight市場研究機(jī)構(gòu)、研究醫(yī)療康養(yǎng)是外骨骼機(jī)器人的重要下游場景,未來前景廣闊。需求端:根據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù),2024年末,我國60歲及以上人口首次突破3億人,其后到2030年,老年人口不斷增長;世界衛(wèi)生組織數(shù)據(jù)顯示,預(yù)計(jì)2050年全球60歲以上人口數(shù)量將達(dá)21億,其中包括4.26億80歲以上的老年人,潛在需求規(guī)模逐步擴(kuò)張。據(jù)國家衛(wèi)健委報(bào)告,我國腦卒中(含腦梗和腦出血)患者總?cè)藬?shù)已超2800萬,面臨長期康復(fù)挑戰(zhàn)。外骨骼機(jī)器人在醫(yī)療康養(yǎng)領(lǐng)域,可用于康復(fù)訓(xùn)練(手術(shù)后恢復(fù)運(yùn)動功能)、生活輔助(針對老年人、輕度功能障礙者,提升日?;顒幼灾餍裕?、功能代償(針對截肢或其他功能障礙者,替代部分運(yùn)動能力)等。政策端:2025年3月2日,國際電工委員會(IEC)正式發(fā)布由我國牽頭制定的養(yǎng)老機(jī)器人國際標(biāo)準(zhǔn)(IEC63310《互聯(lián)家庭環(huán)境下使用的主動輔助生活機(jī)器人性能準(zhǔn)則》)。該項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)老年人生理和行為特點(diǎn),為各類養(yǎng)老機(jī)器人的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、測試和認(rèn)證等提供基準(zhǔn),將引領(lǐng)全球養(yǎng)老機(jī)器人產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。圖6:下肢外骨骼康復(fù)機(jī)器人應(yīng)用場景張家界學(xué)院附屬醫(yī)院、研究工業(yè)領(lǐng)域:外骨骼在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值在于降勞損、減成本、提效率三大維度,精準(zhǔn)解決重工業(yè)體力作業(yè)中的痛點(diǎn)問題。外骨骼目前用于物流倉儲、汽車制造、建筑施工等場景,用于提升生產(chǎn)安全與運(yùn)營效率。其中:1)在物流倉儲場景適用腰部助力外骨骼,直接針對分揀、搬運(yùn)環(huán)節(jié)的體力消耗痛點(diǎn)發(fā)揮作用;2)汽車制造領(lǐng)域以上肢外骨骼和下肢外骨骼的協(xié)同應(yīng)用為主,重點(diǎn)解決裝配環(huán)節(jié)的舉升、負(fù)重疲勞問題,以提高工作效率;3)建筑施工場景中,外骨骼聚焦于高空作業(yè)、重物搬運(yùn)等高危高強(qiáng)度環(huán)節(jié),提高安全保障。圖7:腿部外骨骼機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例欣佰特科技、研究軍事是外骨骼機(jī)器人一開始的設(shè)計(jì)初心。外骨骼由發(fā)動機(jī)、電池或液壓系統(tǒng)提供能量輸出,附帶外部防護(hù)裝甲,以增加穿戴者力量、速度、耐力、反應(yīng)力和防護(hù)力,對于軍事要求十分契合。外骨骼可以提升單兵作戰(zhàn)能力,攜帶更重的武器裝備,長時(shí)間保持戰(zhàn)斗狀態(tài);其次可以增強(qiáng)士兵的生存能力,提供額外的防護(hù)和快速反應(yīng)能力,減少戰(zhàn)場傷亡。隨著未來材料、能源續(xù)航等技術(shù)瓶頸突破,外骨骼于軍事領(lǐng)域?qū)⒂懈蟮膽?yīng)用潛力。圖8:人戴骨器人景 人民海軍公眾號、研究外骨骼機(jī)器人在民用消費(fèi)領(lǐng)域的應(yīng)用場景廣闊,潛在空間巨大:1)運(yùn)動賦能:為徒步、登山、攀巖愛好者提供關(guān)節(jié)助力和平衡支撐,降低運(yùn)動門檻,提高運(yùn)動安全性;下肢助力外骨骼機(jī)器人在安徽黃山、山東泰山等熱門景點(diǎn)進(jìn)行試點(diǎn)試用,幫助登山游客進(jìn)行無痛爬山,受到游客熱捧。目前泰山等5A景區(qū)已驗(yàn)證外骨骼機(jī)器人消費(fèi)的租賃模式。2)日常出行中,外骨骼為普通用戶提供腿部關(guān)節(jié)助力,減輕長時(shí)間行走后的疲勞,尤其適合徒步、城市觀光等需求;3)工作賦能:穿戴腰部、上肢外骨骼,輔助完成各類勞動,減少彎腰、抬舉帶來的腰部和肩部勞損,適用于家務(wù)、農(nóng)業(yè)等場景。2024年7月,始祖鳥聯(lián)合Skip公司發(fā)布了一款動力外骨骼產(chǎn)品——MO/GO?外骨骼軟殼褲。這款外骨骼可以提供40%的力量輔助,減輕股四頭肌與腘繩肌的負(fù)擔(dān),幫助穿戴者行走,同時(shí)保護(hù)膝蓋關(guān)節(jié)。圖9:泰景投的山助機(jī)人 圖10:祖聯(lián)合Skip公司布骨產(chǎn)品 濟(jì)南時(shí)報(bào)、研究 始祖鳥官網(wǎng)我們對外骨骼機(jī)器人的市場規(guī)模進(jìn)行測算,預(yù)計(jì)中期潛在市場規(guī)模為195億元。計(jì)算方式為潛在消費(fèi)人群×滲透率×單價(jià),其中價(jià)格假設(shè)基于場景的需求和付費(fèi)能力,當(dāng)前消費(fèi)級產(chǎn)品價(jià)格為數(shù)千元(極殼科技外骨骼價(jià)格5999元起),特種級產(chǎn)品數(shù)萬元(定制化需求,性能要求嚴(yán)格),預(yù)計(jì)未來均有較大降幅空間。603.5億元,滲透率1%,單價(jià)2000元,得到70億元市場規(guī)模;②工業(yè)市場,據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù),我國工業(yè)從業(yè)人員超11%0.550億元;③根據(jù)國家25010%1萬元的單價(jià),得到市場空間20億元左右;④據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù),2024年國內(nèi)出游人次56.15億,按照以山地旅15%1%50040億元,若產(chǎn)品持續(xù)優(yōu)化穿戴舒適性、降低單價(jià),市場存在超預(yù)期潛力。表3:康養(yǎng)、工業(yè)、軍用和民用消費(fèi)場景的中期市場空間測算應(yīng)用場景計(jì)算方式(消費(fèi)人群×滲透率×單價(jià)=總額)中期市場空間(單位:億元)康養(yǎng)市場老年人群3.5億×滲透率1%×單價(jià)2000元70工業(yè)市場制造業(yè)工人1億×滲透率1%×單價(jià)5000元50軍用市場現(xiàn)役軍人250萬×滲透率10%×單價(jià)1000025民用消費(fèi)市 2024年,國內(nèi)出游人次56.15億,按照以山地旅游人次占比15%,人次8 50場 億×滲透率1%×單價(jià)500元總計(jì) 195國家統(tǒng)計(jì)局、研究+政策主推下產(chǎn)業(yè)加速未來外骨骼行業(yè)仍然面臨技術(shù)、商業(yè)化等多方面的瓶頸,隨著芯片、材料、電池等技術(shù)革新、商業(yè)模式優(yōu)化、產(chǎn)品快速進(jìn)展,產(chǎn)業(yè)將迎來快速發(fā)展。技術(shù)端:目前存在靈活性弱、控制精度不足、能源續(xù)航能力有限、輕量化與性能矛盾等技術(shù)瓶頸。例如,外骨骼機(jī)器人需要感知、控制和驅(qū)動多系統(tǒng)協(xié)同進(jìn)化,及時(shí)動態(tài)響應(yīng),復(fù)雜場景難度較高,需要高性能芯片、多模態(tài)傳感器、更先進(jìn)的算法來解決;當(dāng)前外骨骼機(jī)器人的續(xù)航有限,電池重量較大,無法滿足連續(xù)作業(yè)和長時(shí)間戶外作業(yè)的需求,固態(tài)電池、無線充電等新型技術(shù)已進(jìn)入測試環(huán)節(jié),有望大幅提升續(xù)航,減少能源制約;輕量化一直是外骨骼追求的方向,而如何兼顧輕量化和性能(剛度、負(fù)重、防護(hù))是難題,碳纖維、鈦合金等新興復(fù)合材料有望降低產(chǎn)品重量,改善用戶體驗(yàn)。商業(yè)化:目前存在生產(chǎn)成本與售價(jià)過高、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同不足和產(chǎn)品需求不足等瓶頸。成本方面,當(dāng)前專業(yè)外骨骼價(jià)格超過百萬元,消費(fèi)級外骨骼價(jià)格也處于千元-萬元級別,超過普通用戶購買力,隨著技術(shù)進(jìn)步、產(chǎn)業(yè)鏈成熟和規(guī)模化效率,未來生產(chǎn)成本有望逐漸降低;產(chǎn)業(yè)協(xié)同上,材料供應(yīng)商、系統(tǒng)集成商、應(yīng)用開發(fā)商等環(huán)節(jié)缺乏有效對接機(jī)制,導(dǎo)致成本較高,技術(shù)落地效率低,未來政策引導(dǎo)下行業(yè)有望更加成熟高效;外骨骼的潛在場景雖多,但未出現(xiàn)有較強(qiáng)吸引力的爆品產(chǎn)品,如果有某一產(chǎn)品暢銷,有望推動行業(yè)快速發(fā)展。表4:當(dāng)前外骨骼行業(yè)面臨瓶頸及未來突破方向瓶頸 具體表現(xiàn) 突破方式瓶頸 具體表現(xiàn) 突破方式人機(jī)協(xié)同與控制精度不足能源續(xù)航能力有限輕量化與材料性能矛盾生產(chǎn)成本與售價(jià)過高產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同不足
現(xiàn)有系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)延遲達(dá)50-200ms,難滿足復(fù)雜場景實(shí)時(shí)需求;且多依賴預(yù)置環(huán)境模型,在動態(tài)場景中適應(yīng)性差。當(dāng)前外骨骼續(xù)航普遍僅2-4小時(shí),且電池重量較大,無法滿足工業(yè)連續(xù)作業(yè)、戶外長時(shí)間徒步等場景的需求早期外骨骼多采用金屬材料,穿戴笨重;而若單純追求輕量化又可能犧牲結(jié)構(gòu)剛度,難以滿足負(fù)重、防護(hù)等需求,需要追求兩者平衡專業(yè)醫(yī)療外骨骼價(jià)格曾超100萬元,消費(fèi)級產(chǎn)品因?qū)χ悄苄?、輕便性要求高,生產(chǎn)成本也居高不下,遠(yuǎn)超普通用戶購買力材料供應(yīng)商、系統(tǒng)集成商、應(yīng)用開發(fā)商等環(huán)節(jié)缺乏有效對接機(jī)制,模塊間接口標(biāo)準(zhǔn)化缺失,導(dǎo)致系統(tǒng)集成成本高,技術(shù)落地效率低新華網(wǎng),CSDN網(wǎng)站
研發(fā)高性能芯片,可支持端側(cè)輕量級機(jī)器學(xué)習(xí)算法,為電機(jī)自適應(yīng)控制提供算力,提升控制指令處理效率;引入生長型運(yùn)動控制算法,機(jī)器學(xué)習(xí)使用者運(yùn)動習(xí)慣,結(jié)合多模態(tài)數(shù)據(jù)融合技術(shù),增強(qiáng)對人體動作意圖的識別精準(zhǔn)度,降低響應(yīng)延遲固態(tài)電池技術(shù)的發(fā)展;優(yōu)化外骨骼的能耗管理系統(tǒng),通過智能調(diào)節(jié)動力輸出功率,在用戶動作平緩時(shí)降低能耗,延長續(xù)航時(shí)間推廣碳纖維等新型材料的應(yīng)用,這類材料兼具高強(qiáng)度和輕量化特點(diǎn);探索柔性材料和仿生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),讓外骨骼朝著更柔性的形態(tài)迭代,兼顧舒適性與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性通過技術(shù)規(guī)?;瘧?yīng)用攤薄成本,比如芯片、碳纖維材料實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)后,降低核心部件采購成本;創(chuàng)新商業(yè)模式,專業(yè)類高價(jià)產(chǎn)品采用租賃模式外骨骼行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有待制定,推動上下游企業(yè)協(xié)同研發(fā);搭建專利共享平臺,促進(jìn)新技術(shù)高效流通外骨骼行業(yè)受到政策端的大力支持,覆蓋研發(fā)、臨床應(yīng)用、市場準(zhǔn)入等多個(gè)環(huán)節(jié),推動行業(yè)加速發(fā)展:2021年工信部等十部門發(fā)布的《十四五醫(yī)療裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》,把康復(fù)機(jī)器人列為高端醫(yī)療裝備重點(diǎn)發(fā)展方向,推動外骨骼機(jī)器人等產(chǎn)品的技術(shù)攻關(guān)與臨床轉(zhuǎn)化;2023年1月工信部等17部門聯(lián)合發(fā)布的《機(jī)器人+應(yīng)用行動實(shí)施方案》,將養(yǎng)老服務(wù)列入機(jī)器人+十大應(yīng)用重點(diǎn)之一,提出積極推動外骨骼機(jī)器人、養(yǎng)老護(hù)理機(jī)器人等在養(yǎng)老服務(wù)場景的應(yīng)用驗(yàn)證。2025年工信部與民政部聯(lián)合啟動的《智能養(yǎng)老服務(wù)機(jī)器人結(jié)對攻關(guān)與場景應(yīng)用試點(diǎn)》,提出2027年前實(shí)現(xiàn)智能養(yǎng)老服務(wù)機(jī)器人在家庭與社區(qū)的規(guī)?;瘧?yīng)用驗(yàn)證。5:外骨骼&醫(yī)療康養(yǎng)機(jī)器人相關(guān)政策持續(xù)出臺政策 部門 時(shí)間 內(nèi)容政策 部門 時(shí)間 內(nèi)容《智慧健康養(yǎng)老產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計(jì)劃(2021-2025)》
工信部、民政 2021年10部、國家衛(wèi)健委
鼓勵發(fā)展搬運(yùn)機(jī)器人、外骨骼等智能看護(hù)產(chǎn)品,提出重點(diǎn)發(fā)展外骨骼機(jī)器人、康復(fù)評估、肢體康復(fù)訓(xùn)練等康復(fù)訓(xùn)練類設(shè)備?!妒奈鍣C(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》
工信部等15部門
2021年12月 把醫(yī)療健康、養(yǎng)老助殘、特殊環(huán)境也等行業(yè)應(yīng)用列為點(diǎn)發(fā)展方向,重點(diǎn)推進(jìn)各類機(jī)器人的研制及應(yīng)用?!妒奈鍑依淆g事業(yè)發(fā)展和養(yǎng)老服務(wù)體系規(guī)劃》
國務(wù)院 2022年2月 強(qiáng)化智能假肢、外骨骼等康復(fù)輔助器具的研發(fā)與推廣,提出在養(yǎng)老服務(wù)體系中實(shí)現(xiàn)技術(shù)普及的要求《機(jī)器人+應(yīng)用行動實(shí)施方案》
工信部等17部 2023年1門將養(yǎng)老服務(wù)列入機(jī)器人+十大應(yīng)用重點(diǎn)之一。積極推動外骨骼機(jī)器人、養(yǎng)老護(hù)理機(jī)器人等在養(yǎng)老服務(wù)場景的應(yīng)用驗(yàn)證?!渡虾J邪l(fā)展醫(yī)學(xué)人工智能工作方案(2025—2027年)》中央人民政府網(wǎng)站等
上海政府 2024年12月 打造人工智能與臨床醫(yī)療深度融合的應(yīng)用場景,推廣骨骼等康復(fù)機(jī)器人資本端助力外骨骼行業(yè),推動創(chuàng)業(yè)型公司的技術(shù)突破和市場化落地。近三年,極殼科技、傲鯊智能、傅利葉智能和程天科技等均獲得多輪融資,取得千萬甚至億元以上的融資,普遍用于前沿技術(shù)研發(fā)、高端人才引進(jìn)、供應(yīng)鏈生產(chǎn)、相關(guān)資質(zhì)注冊、市場渠道推廣等用途。資本涌入有望加速產(chǎn)業(yè)的技術(shù)攻堅(jiān),推動輕量化材料和智能化算法等關(guān)鍵領(lǐng)域突破,并推動更多應(yīng)用場景落地和規(guī)模化放量。表6:國內(nèi)外骨骼公司近三年融資情況公司名稱 時(shí)間 融資輪次 融資金額 產(chǎn)品類型公司名稱 時(shí)間 融資輪次 融資金額 產(chǎn)品類型種子輪 未披露亦方創(chuàng)新 2025年11月 Pre-A輪 數(shù)千萬元人民幣 消費(fèi)級智能外骨骼種子輪 未披露極殼科技傲鯊智能
2025年11月 Pre-B及B輪 7000萬美元2024年P(guān)re-A輪數(shù)千萬元人民幣2023年5月 Pre-2024年P(guān)re-A輪數(shù)千萬元人民幣2025年5月 B輪 數(shù)千萬元人民幣2024年7月 A+輪 數(shù)千萬元人民幣2023年8月 A輪 未披露
戶外動力外骨骼醫(yī)療健康、戶外消費(fèi)外骨骼程天科技 2025年3月 B輪 近億元人民幣 醫(yī)療康復(fù)、老年助行、戶外運(yùn)動外骨骼2023年10月 戰(zhàn)略融資 未披露2025年1月E輪近8億元2025年8月 E3輪 32025年1月E輪近8億元傅利葉智能
2024年 D+輪 未披露
醫(yī)療康復(fù)外骨骼、人形機(jī)器人肯綮科技肯綮科技2025年7月 A輪未披露增強(qiáng)型可穿戴外骨骼36氪,維科網(wǎng)機(jī)器人全球頭部企業(yè)引領(lǐng),國內(nèi)公司快速追趕全球頭部外骨骼公司廣泛分布于美、日、德等多個(gè)國家,同時(shí)中國也涌現(xiàn)出一批技術(shù)領(lǐng)先的企業(yè),分別在醫(yī)療康復(fù)、工業(yè)助力、消費(fèi)等細(xì)分領(lǐng)域,呈現(xiàn)百花齊放的狀態(tài)。按照下游來分,外骨骼行業(yè)參與企業(yè)大致可劃分為兩個(gè)類型:1)第一類主要布局醫(yī)療康復(fù)領(lǐng)域應(yīng)用,專注于為醫(yī)療康復(fù)訓(xùn)練場景開發(fā)外骨骼機(jī)器人,核心是幫助患者解決行走障礙等問題,如德國Ottobock、國內(nèi)傅利葉智能等;2)第二類以消費(fèi)和工業(yè)市場為方向,主要應(yīng)用場景有戶外運(yùn)動、科研導(dǎo)覽、工業(yè)輔助等,同時(shí)其產(chǎn)品也能應(yīng)用于工業(yè)助力,例Sarcos、國內(nèi)肯綮科技、探路者、傲鯊等企業(yè)。由于消費(fèi)和醫(yī)療群體的性能要求和客戶渠道差異較大,因此大部分企業(yè)專注單一場景,少部分企業(yè)對醫(yī)療和工業(yè)等多場景布局。全球代表性的外骨骼企業(yè)包括:美國EksoBionics,依托于美國伯克利機(jī)器人學(xué)與人體工程學(xué)實(shí)驗(yàn)室科研成果,于2005年成立,產(chǎn)品線覆蓋軍事、民用和醫(yī)療用途可穿戴外骨骼,以增強(qiáng)工人及中風(fēng)患者EksoHealthGT2016FDA認(rèn)證。Cyberdyne,2004年由日本筑波大學(xué)山海嘉之教授發(fā)起成立,核心產(chǎn)品HAL(HybridAssistiveLimb)系列是全球首款肌電控制外骨骼,能捕捉人體神經(jīng)信號實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)協(xié)同。產(chǎn)品廣泛用于神經(jīng)康復(fù),幫助肢體運(yùn)動障礙患者恢復(fù)行動能力,同時(shí)也適用于工業(yè)場景。以色列ReWalkRobotics,技術(shù)起源于以色列理工學(xué)院仿生實(shí)驗(yàn)室,2001年成立,是全球首個(gè)通過FDA認(rèn)證的醫(yī)療外骨骼企業(yè)。。核心產(chǎn)品聚焦下肢外骨骼,專為脊髓損傷等導(dǎo)致的下肢癱瘓患者設(shè)計(jì),可幫助患者實(shí)現(xiàn)站立與短距離行走。SarcosRoboticsGuardianXO90kg,8可提升工人負(fù)重能力和作業(yè)耐力。表7:全球代表性外骨骼機(jī)器人企業(yè)公司 地點(diǎn) 下游 簡介公司 地點(diǎn) 下游 簡介EksoBionics 美國 醫(yī)療工業(yè)醫(yī)療、
外骨骼領(lǐng)域標(biāo)桿企業(yè),依托于美國伯克利機(jī)器人學(xué)與人體工程學(xué)實(shí)驗(yàn)室科研成果于2005年成立,產(chǎn)品線覆蓋軍事、民用和醫(yī)療用途可穿戴外骨骼,以增強(qiáng)工人及中風(fēng)患者的力量、耐力和機(jī)動性,其中以醫(yī)療康復(fù)類外骨骼EksoHealth產(chǎn)品線為主導(dǎo),其中EksoGT于2016年獲得FDA認(rèn)證成立于2004年,核心產(chǎn)品HAL系列是全球首款肌電控制外骨骼,能捕捉人體神經(jīng)信號Cyberdyne 日本 工業(yè)
實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)協(xié)同。產(chǎn)品廣泛用于神經(jīng)康復(fù),幫助肢體運(yùn)動障礙患者恢復(fù)行動能力,同時(shí)也適用于工業(yè)場景。Ottobock 德國 醫(yī)療 全球知名康復(fù)器械巨頭,成立于1919年。主要產(chǎn)品包括假肢產(chǎn)品、矯形固定器、神經(jīng)入產(chǎn)品、康復(fù)產(chǎn)品等,并提供多種被動式外骨骼設(shè)備和人體工程學(xué)解決方案。ReWalkRoboticsHyundai
以色 醫(yī)列醫(yī)療、
全球首個(gè)通過FDA認(rèn)證的醫(yī)療外骨骼企業(yè)。技術(shù)起源于以色列理工學(xué)院仿生實(shí)驗(yàn)室,2001年成立。核心產(chǎn)品聚焦下肢外骨骼,專為脊髓損傷等導(dǎo)致的下肢癱瘓患者設(shè)計(jì),可幫助患者實(shí)現(xiàn)站立與短距離行走?,F(xiàn)代汽車集團(tuán)旗下研發(fā)機(jī)構(gòu)。產(chǎn)品X-BLEMEX醫(yī)療可穿戴機(jī)器人,專用于下肢康復(fù)和關(guān)MotorGroup 韓國 工業(yè)RoboticsLabSarcos
節(jié)活動度訓(xùn)練;X-bleShoulder工業(yè)外骨骼旨在提升工業(yè)效率,同時(shí)減少工人肌肉骨骼疾病的發(fā)生。工業(yè)外骨骼領(lǐng)域領(lǐng)先企業(yè),產(chǎn)品GuardianXO采用液壓驅(qū)動,負(fù)載能力90kg,續(xù)航8Robotics 美國 工業(yè)
小時(shí)。產(chǎn)品適配建筑、能源等行業(yè)的高空作業(yè)、重物搬運(yùn)等高危高強(qiáng)度場景,可提升工人負(fù)重能力和作業(yè)耐力。RexBionics
新西 醫(yī)療蘭 民用
全球首創(chuàng)的自平衡外骨骼康復(fù)機(jī)器人,無需懸吊、框架、拐杖等輔助裝置,提供多自由度、多模式、可定制的康復(fù)治療方案。產(chǎn)品聚焦家庭護(hù)理和日常移動場景,適配行動不便的老年群體及肢體障礙人群。國內(nèi)醫(yī)療外骨骼領(lǐng)域知名企業(yè),X2等系列產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于腦卒中患者行走康復(fù)、下肢功傅利葉智能 中國 醫(yī)療
能訓(xùn)練等場景。產(chǎn)品采用碳纖維材料搭配柔性綁帶,兼顧穩(wěn)定性和舒適性,融入AI技術(shù)優(yōu)化康復(fù)訓(xùn)練方案。傲鯊智能 中國
消費(fèi)、工業(yè)
國內(nèi)工業(yè)外骨骼賽道標(biāo)桿企業(yè),產(chǎn)品落地建筑、汽車、物流等多個(gè)行業(yè)。代表產(chǎn)品如FIT-HV有源電動腰部外骨骼,采用高強(qiáng)度鋁合金框架,能有效減輕工人搬運(yùn)重物時(shí)的腰部負(fù)擔(dān);同時(shí)布局戶外消費(fèi)用外骨骼。邁步機(jī)器人 中國 醫(yī)療 聚焦醫(yī)療康復(fù)外骨骼領(lǐng)域,基于柔性驅(qū)動器的機(jī)器人交互技術(shù),研發(fā)了包括下肢康復(fù)外骼機(jī)器人在內(nèi)的數(shù)款醫(yī)療康復(fù)機(jī)器人產(chǎn)品。各公司網(wǎng)站國內(nèi)外骨骼產(chǎn)業(yè)在技術(shù)進(jìn)步、需求拉動和政策推動下快速進(jìn)步,目前已涌現(xiàn)一批優(yōu)質(zhì)的外骨骼企業(yè)。包括聚焦于工業(yè)&消費(fèi)場景的傲鯊智能、肯綮科技、赤源動力等,以及聚焦于醫(yī)療行業(yè)的傅利葉智能、邁步機(jī)器人、程天科技等。此外還有從消費(fèi)服飾行業(yè)布局外骨骼新技術(shù)的企業(yè)探路者等。表8:國內(nèi)主要外骨骼企業(yè)梳理名稱成立時(shí)間下游地點(diǎn)簡介C-Exoskeletons鐵甲鋼拳2017年工業(yè)北京核心產(chǎn)品為柔性機(jī)械外骨骼機(jī)器人,代表性產(chǎn)品包括CEXO-03X全身機(jī)械外骨骼、CEXO-E03被動式腰部外骨骼等。產(chǎn)品采用氣電混合動力與鋁合金架構(gòu),應(yīng)用于軍工物流、搶險(xiǎn)救災(zāi)、工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域Crimson 專注研發(fā)特定任務(wù)工業(yè)外骨骼,設(shè)計(jì)核心是兼顧工業(yè)場景下的輔助發(fā)力、Dynamics 2016年 工業(yè) 大連 人體防護(hù)與長時(shí)間穿戴舒適性。赤源動力Fourier 2015年 醫(yī)療 上傅利葉智能Hyetone 2004年 工業(yè) 廣海同工業(yè)MileBot
國內(nèi)醫(yī)療外骨骼領(lǐng)域知名企業(yè),X2等系列產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于腦卒中患者行走康復(fù)、下肢功能訓(xùn)練等場景。產(chǎn)品采用碳纖維材料搭配柔性綁帶,兼顧穩(wěn)定性和舒適性,融入AI技術(shù)優(yōu)化康復(fù)訓(xùn)練方案。國內(nèi)具身智能工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)全棧技術(shù)引領(lǐng)者與AI協(xié)作機(jī)器人柔性生產(chǎn)解決方案供應(yīng)商。產(chǎn)品包括AMBTM人機(jī)協(xié)作復(fù)合機(jī)器人、EXOTM穿戴式外骨骼等。聚焦醫(yī)療康復(fù)外骨骼領(lǐng)域,基于柔性驅(qū)動器的機(jī)器人交互技術(shù),研發(fā)了包Robotics邁步機(jī)器人RoboCT
2016年 醫(yī)療康復(fù) 深圳
括下肢康復(fù)外骨骼機(jī)器人在內(nèi)的數(shù)款醫(yī)療康復(fù)機(jī)器人產(chǎn)品。專致力于核心算法與核心元器件在內(nèi)的外骨骼機(jī)器人技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用,程天科技 2017年 康復(fù)養(yǎng)老 杭州
目前專注于康復(fù)與養(yǎng)老領(lǐng)域。以通過機(jī)器人技術(shù)提升人體機(jī)能,拓展外骨骼技術(shù)在健康、工業(yè)、運(yùn)輸、安全、娛樂等領(lǐng)域的應(yīng)用ULSRobotics 2018傲鯊智能
工業(yè)、消 上費(fèi)
國內(nèi)工業(yè)外骨骼賽道標(biāo)桿企業(yè),產(chǎn)品落地建筑、汽車、物流等多個(gè)行業(yè)。代表產(chǎn)品如FIT-HV有源電動腰部外骨骼,采用高強(qiáng)度鋁合金框架,能有效減輕工人搬運(yùn)重物時(shí)的腰部負(fù)擔(dān);同時(shí)布局戶外消費(fèi)用外骨骼??萧炜萍?2015年 消費(fèi)、業(yè)消費(fèi)、工
深圳 專注于專注消費(fèi)級、工業(yè)級外骨骼研發(fā)、生產(chǎn)、銷售及服務(wù)。其中,費(fèi)登山機(jī)器人π在以泰山為代表的旅游景點(diǎn)贏得了廣泛關(guān)注。國內(nèi)知名戶外品牌。24年12月,公司在2025年秋冬訂貨會上發(fā)布了下探路者 1999年各公司官網(wǎng)
業(yè) 北京
肢外骨骼產(chǎn)品。和邁寶智能聯(lián)合研發(fā)完成,從材料、結(jié)構(gòu)到控制系統(tǒng)全面實(shí)現(xiàn)自主可控國內(nèi)代表性的外骨骼企業(yè)包括:傅利葉智能傅利葉智能成立于2015年,經(jīng)過多年技術(shù)積累,傅利葉逐步構(gòu)建起以GRx系列人形機(jī)器人為核心,智能康復(fù)港、開源產(chǎn)品系列為支撐的產(chǎn)品體系,為全球60多個(gè)國家和地區(qū)的3000余家機(jī)構(gòu)與醫(yī)院提供服務(wù),持續(xù)推動具身智能技術(shù)在真實(shí)場景中的落地應(yīng)用。具體到外骨骼機(jī)器人方面,傅利葉智能的智能康復(fù)港主要涵蓋上肢康復(fù)機(jī)器人、下肢康復(fù)機(jī)器人、運(yùn)動與平衡訓(xùn)練系統(tǒng)、物理因子治療系列等30多款產(chǎn)品,覆蓋神經(jīng)、骨科、疼痛等多種康復(fù)治療類型,全面滿足不同階段的康復(fù)需求?;谕夤趋罊C(jī)器人領(lǐng)域的積累,傅利葉智能2019年立項(xiàng)人形機(jī)器人項(xiàng)目,2022年推出人形機(jī)器人第一代原型機(jī),2023-2025年陸續(xù)推出GR1-3系列,加大具身智能生態(tài)建設(shè),20家頂尖高校、科研機(jī)構(gòu)、技術(shù)企業(yè)合作。圖利智的康復(fù)港 圖12:利智的GR系列形器人 傅利葉智能官網(wǎng)、研究 傅利葉智能官網(wǎng)、研究傲鯊智能傲鯊智能成立于2018年,是一家基于外骨骼技術(shù)平臺的機(jī)器人的高科技公司。主要致力于工業(yè)、醫(yī)療和教育領(lǐng)域外骨骼機(jī)器人產(chǎn)品研發(fā)、制造和配套解決方案。傲鯊智能核心團(tuán)隊(duì)是全球較早從事外骨骼機(jī)器人研發(fā),在機(jī)器人控制系統(tǒng)、運(yùn)動控制算法、多傳感器數(shù)據(jù)融合、人機(jī)交互,機(jī)器視覺等擁有豐富的設(shè)計(jì)研發(fā)經(jīng)驗(yàn)。產(chǎn)品線覆蓋上肢、腰部、下肢、全身等,截止目前,傲鯊智能擁有汽車制造、航空地服、電力、礦山、高校等豐富的場景落地。傲鯊智能的外骨骼產(chǎn)品還在《流浪地球2》中亮相。2025年傲鯊智能正式進(jìn)軍消費(fèi)級市場,推出兩個(gè)版本的增程動力外骨骼機(jī)器人VIATRIX,用來提升腿部力量、降低體能消耗。其中旗艦版價(jià)格6799元,標(biāo)配37Wh輕巧型電池,續(xù)航可達(dá)1.5-2小時(shí)(8-9公里),適合日常短途出行、輕度活動等場景;彩殼版價(jià)格7899元,標(biāo)配100Wh長續(xù)航電池,續(xù)航可達(dá)4-5小時(shí)(20公里以上),適配戶外長時(shí)間活動、高頻使用等需求。圖13:傲鯊智能的增程動力外骨骼機(jī)器人VIATRIX傲鯊智能官網(wǎng)、研究肯綮科技肯綮科技成立于2015年,專注于專注消費(fèi)級、工業(yè)級外骨骼研發(fā)、生產(chǎn)、銷售及服務(wù),為非醫(yī)用外骨骼領(lǐng)域產(chǎn)品種類齊全、銷售量、市場化、產(chǎn)業(yè)化程度領(lǐng)先的外骨骼企業(yè)。其中,消費(fèi)級登山機(jī)器人在以泰山為代表的旅游景點(diǎn)贏得了廣泛關(guān)注和好評。圖14:肯綮科技的登山助力機(jī)器人Ant-H1Pro(左)和πplus(右)肯綮科技官網(wǎng)、研究程天科技程天科技成立于2017年,是一家以技術(shù)創(chuàng)新為核心驅(qū)動力的國家高新技術(shù)企業(yè)。致力于核心算法與核心元器件在內(nèi)的外骨骼機(jī)器人技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用,目前專注于康復(fù)與養(yǎng)老領(lǐng)域,通過結(jié)合人機(jī)交互技術(shù)、人工智能技術(shù)、數(shù)據(jù)分析以及云計(jì)算為醫(yī)療康養(yǎng)機(jī)構(gòu)和個(gè)人用戶提供智能化產(chǎn)品和解決方案。圖15:程天科技個(gè)人康養(yǎng)外骨骼機(jī)器人程天科技官網(wǎng)、研究極殼科技極殼成立于2021底,定位消費(fèi)級外骨骼奇跡人。創(chuàng)始人孫寬具有十年機(jī)器人硬件管理、外骨骼學(xué)術(shù)研究,以及出海硬件品牌創(chuàng)建的復(fù)合背景,其團(tuán)隊(duì)由機(jī)器人、人機(jī)工程學(xué)和AI算法專家組成。2023年公司發(fā)布基于全球?qū)@腛mega架構(gòu),可將外骨骼的成本和重量減少一半,而后將產(chǎn)品價(jià)格降至千元級別;2023年3月7日推出消費(fèi)級外骨骼產(chǎn)品HypershellGo,2024HypershellX系列,20259月發(fā)布HypershellXUltraAI70余個(gè)國家有銷售渠道,累計(jì)出貨量達(dá)數(shù)萬臺。圖16:極科技HypershellX系列 極殼科技官網(wǎng)、研究我們認(rèn)為,外骨骼機(jī)器人是一個(gè)技術(shù)門檻較高的行業(yè),企業(yè)核心競爭力主要在于技術(shù)突破與場景適配的深度融合,具體體現(xiàn)在人機(jī)協(xié)同的精準(zhǔn)性、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的靈活性,解決用戶群體的特殊需求和痛點(diǎn)問題。人機(jī)協(xié)同:其核心在于通過智能算法與多模態(tài)感知的深度聯(lián)合,實(shí)現(xiàn)對人體運(yùn)動意圖的精準(zhǔn)捕捉與自然響應(yīng)。多模態(tài)感知技術(shù)的可靠性和準(zhǔn)確性直接影響控制效果。人機(jī)協(xié)同控制算法本質(zhì)是通過智能算法(如AI大模型、強(qiáng)化學(xué)習(xí))處理各項(xiàng)數(shù)據(jù),實(shí)時(shí)調(diào)整外骨骼機(jī)器人的運(yùn)動軌跡,盡可能做到無感、自然跟隨人體動作,提高外骨骼機(jī)器人的易用性。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):通過材料革新與能源技術(shù)突破,平衡了輕量化、續(xù)航能力與功能適配性,成為拓展應(yīng)用場景邊界的關(guān)鍵。在材料方面,碳納米管、石墨烯等新型復(fù)合材料的應(yīng)用,使設(shè)備重量大幅降低,既保證了穿戴舒適度,又提升了運(yùn)動靈活性。能源技術(shù)的突破進(jìn)一步強(qiáng)化了實(shí)用性,為長時(shí)間使用提供支撐。在此基礎(chǔ)上,模塊化設(shè)計(jì)允許用戶根據(jù)需求組合功能模塊(如登山增強(qiáng)、負(fù)重輔助等),既提高了設(shè)備的復(fù)用率和便捷性,又通過按需配置降低了用戶成本,重塑產(chǎn)品形態(tài)。場景理解和客戶渠道:場景理解決定產(chǎn)品能否精準(zhǔn)匹配市場需求、構(gòu)建差異化競爭力,客戶渠道關(guān)乎產(chǎn)品商業(yè)化落地、品牌滲透與持續(xù)盈利,兩者是從技術(shù)到商業(yè)化的核心要素。首先企業(yè)需要精準(zhǔn)定義場景需求。例如工業(yè)場景中,工人需要腰部、上肢外骨骼來減輕重復(fù)性勞作的負(fù)擔(dān),核心訴求是輕便、耐磨且適配長時(shí)間穿戴;醫(yī)療場景中,康復(fù)外骨骼更看重步態(tài)矯正的精準(zhǔn)度和運(yùn)動模式的可調(diào)節(jié)性;消費(fèi)級戶外場景中,用戶追求輕量化和低價(jià)格。其次客戶渠道直接決定公司營收。B端市場更看重企業(yè)的商務(wù)能力和產(chǎn)業(yè)資源,特別是特殊場景還需資質(zhì)要求,而C外骨骼的上游可分為核心零部件和結(jié)構(gòu)件。零部件覆蓋能源、驅(qū)動、機(jī)械結(jié)構(gòu)、傳感、控制等,支撐外骨骼的感知、動力和控制等核心功能,結(jié)構(gòu)件主要用于保障結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,適配人機(jī)交互。具體如下:核心零部件主要包括驅(qū)動、傳感、控制、機(jī)械等領(lǐng)域。驅(qū)動系統(tǒng):主要包括伺服電機(jī),作為外骨骼關(guān)節(jié)運(yùn)動的核心,多采用無框力矩電機(jī);減速器可根據(jù)需要采用諧波、行星等不同的類型,提供降低轉(zhuǎn)速、增加力矩的功能,其中諧波減速器適配精度高、體積小的等精細(xì)關(guān)節(jié),行星減速器承載能力更強(qiáng),適合工業(yè)外骨骼腰部等需要重載助力的部位;此外需要搭配伺服驅(qū)動器、編碼器使用,形成閉環(huán)控制。感知系統(tǒng):多模態(tài)傳感器作為"神經(jīng)末梢",實(shí)現(xiàn)人體意圖與環(huán)境狀態(tài)的高精度感知。例如,關(guān)節(jié)角度傳感器用于測量關(guān)節(jié)實(shí)時(shí)角度和運(yùn)動范圍,為步態(tài)分析和動作協(xié)同提供數(shù)據(jù),保障外骨骼貼合人體關(guān)節(jié)運(yùn)動幅度;力矩傳感器檢測人機(jī)交互時(shí)的作用力大小,實(shí)現(xiàn)力反饋控制;足底壓力傳感器感知地面反作用力和人體足底受力分布,可輔助外骨骼識別平地、臺階等路況,進(jìn)而調(diào)整支撐力矩,適配不同行走場景;柔性傳感器多用于醫(yī)療外骨骼的人機(jī)交互場景,適配康復(fù)訓(xùn)練等高精度需求??刂葡到y(tǒng):承擔(dān)數(shù)據(jù)處理與指令生成的核心任務(wù),其中包括主控芯片,多為嵌入CPU機(jī)械系統(tǒng):主要包括結(jié)構(gòu)件,外骨骼的主體框架,這類材料兼具輕質(zhì)與高強(qiáng)度特性;連接和緊固件,如螺栓、耐磨鉸鏈等,用于固定各結(jié)構(gòu)件和關(guān)節(jié)部件,保障外骨骼在反復(fù)運(yùn)動中結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,避免部件松動;人機(jī)貼合部件,如適配人體曲線的穿戴接口、緩沖墊等,提升穿戴舒適度。圖17:外骼器的下游況 前瞻產(chǎn)業(yè)研究院、研究外骨骼的材料包括碳纖維、鋁合金、工程塑料、鈦合金和彈性材料,覆蓋結(jié)構(gòu)支撐、人機(jī)適配等關(guān)鍵需求,每種材料都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)與功能適配場景。其中,碳纖維及復(fù)合材料的有點(diǎn)是強(qiáng)度大,密度小,韌性好,能大幅降低設(shè)備自重,減少長時(shí)間穿戴疲勞;缺點(diǎn)是成本高、脆性大,碰撞或劇烈沖擊后易損壞。適配醫(yī)療、高端工業(yè)外骨骼,兼顧高強(qiáng)度和輕量化需求。鋁合金可用于工業(yè)外骨骼的連接件,優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度適中,加工難度低,成本較低,性價(jià)比高;缺點(diǎn)是密度高于碳纖維,耐用性略遜于鈦合金,長期負(fù)重或高頻次使用后可能輕微變形。鈦合金可用于醫(yī)療外骨骼的貼合部位、高精度承重關(guān)節(jié),工業(yè)外骨骼的關(guān)鍵傳動部件。其抗拉強(qiáng)度高,生物相容性好,無皮膚刺激或過敏風(fēng)險(xiǎn),使用壽命長;缺點(diǎn)是密度高于鋁合金和碳纖維,重量較重,加工難度大,成本高。工程塑料(包括PEEK)可用于外骨骼外殼、護(hù)具、非承重連接件,輕量化的特點(diǎn)突出,可塑性強(qiáng),且生物相容性較好,可用于醫(yī)療場景;缺點(diǎn)是承重能力和抗沖擊能力較弱。彈性材料用于被動式外骨骼的助力結(jié)構(gòu)、人機(jī)貼合部位,用于緩沖、彈性助力與提升穿戴舒適度,材料包括彈簧鋼、聚氨酯、硅膠、柔性紡織纖維等類型。表9:不同結(jié)構(gòu)件材料及其特征材料類型 特征 優(yōu)缺點(diǎn) 案例材料類型 特征 優(yōu)缺點(diǎn) 案例碳纖維及復(fù)合材料
強(qiáng)度為鋼材5-10倍,密度1.7g/cm3,韌性好、耐腐蝕,輕量化突出
優(yōu)點(diǎn):高強(qiáng)度+輕量化兼顧,減少長時(shí)間穿戴疲勞,耐腐蝕;缺點(diǎn):成本高,脆性大,碰撞易損壞,維修成本高
傅利葉智能X2外骨骼核心框架、極殼科技消費(fèi)級外骨骼抗拉強(qiáng)度可達(dá)抗拉強(qiáng)度可達(dá)500MPa+,密 優(yōu)點(diǎn):強(qiáng)度適中,加工便捷,成本僅為碳纖 傲鯊智能FIT-HV腰部外骨度2.7g/cm3,加工性好、成 維1/3-1/5,性價(jià)比極高;缺點(diǎn):比碳纖維 骼腰部框架;LGCLOi型性佳,性價(jià)比高 重,長期重載或高頻使用可能輕微變形 SuitBot下肢承重結(jié)構(gòu)鋁合金工程塑料(ABS、PC、PEEK等)
1.0-1.4g/cm3,輕量化,可塑性強(qiáng),PEEK兼具耐高溫、自潤滑與生物相容性
優(yōu)點(diǎn):輕量化突出,可一體成型復(fù)雜結(jié)構(gòu),;缺點(diǎn):承重能力有限,普通型號耐沖擊性弱,長期摩擦易磨損
程天科技易行EasyGo外骨骼HypershellProX極殼外HypershellProX極殼外骨骼助力器;ExoM負(fù)重裝甲外骨骼優(yōu)點(diǎn):高強(qiáng)度+生物兼容兼顧,使用壽命長,無皮膚刺激風(fēng)險(xiǎn);缺點(diǎn):密度4.5g/cm3(重于鋁和碳纖維),加工難度大,成本為鋁合金3-5倍鈦合金(TC4 抗拉強(qiáng)度900M
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