幸福的可穿戴设备

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金智媛

当人类进入百岁高龄时，他们最需要的是确保他们的腿在死前能够正常使用和健康行走。这意味着在没有他人帮助的情况下独自行走是多么重要。据报道，我们身体的肌肉从40岁开始每年收缩1%，这意味着一般不经常锻炼的人到80岁时会收缩40%。大多数老年人行走不便，主要原因是肌肉力量下降。这对正常人来说是真的。如果人们因为事故或疾病而不方便行走，会加重人们的痛苦。可穿戴设备的出现或多或少会成为这些人的希望。

在2012年伦敦马拉松大会上，一位名叫克莱尔的女士用了17天完成了全程。她曾是一名珠宝设计师，但由于五年前的一次骑马事故，她的下半身瘫痪，无法正常行走。参加这次马拉松比赛的目的是为肢体残疾人筹集康复资金。全世界的主要媒体都争相报道这件事，他们也非常欣赏克莱尔的壮举。克莱尔在完成42公里马拉松比赛中最大的成功是一台名为rewalk的可穿戴机器。Re-walk是以色列argo医疗公司推出的一款可穿戴机器人产品，专门帮助脊柱疾病患者辅助行走。这款产品已经通过了美国食品和药物管理局的认证，最近发布的版本“rewalk 6.0”可以让用户更自然地行走和上下楼梯。以前，只能使用轮椅的病人亲切地称这种产品为“自由”。可穿戴设备正逐渐成为能给人类带来幸福的新伙伴。

在全球范围内，为需要佩戴重型操作设备的野外工作人员、医院护士以及携带重型武器和设备的士兵而设计的可穿戴设备层出不穷。就连电影《钢铁侠》和《明日边缘》中男主角所穿的军用可穿戴装备也成为各种科幻电影的热门话题。这种可以无限扩展人类极限或弥补身体缺陷的可穿戴机器人被称为外骨骼机器人。目前，这个市场主要由美国和日本主导。到2025年，其市场规模将超过45亿美元。

第一个可穿戴机器人是通用电气在20世纪60年代开发的hardimen系列产品。有了hardimen，用户可以用4.5公斤的力量举起110公斤的物体，力量增加了25倍。然而，它自身的重量高达650公斤，机器的运行不稳定，最终导致故障。可穿戴机器人的后续发展主要是为了军事目的。2000年，由国防高级研究计划局领导、洛克希德马丁公司和雷声公司开发的军用可穿戴机器人实现了可用于实战的功能。Hulc是由洛克希德·马丁公司的子公司ekso仿生学公司开发的，它能在山区以每小时16公里的速度奔跑和行走，负重90公斤。同时，ekso仿生学公司还开发了用于康复的可穿戴机器人“ekso”和用于工作现场的可穿戴机器人“for-tis”。Fortis仅重20公斤，女性可以轻松穿戴和操作。

机器人大国日本一直致力于为老龄化社会开发可穿戴机器人。本田公司开发了人形双足机器人asimo，专门为年老、虚弱、生病和残疾的用户开发了“本田行走辅助”可穿戴机器人。该产品通过腰部的传感器识别用户的行走模式，并在合适的时间节点为大腿提供动力，从而减轻用户的负荷和压力。目前，临床应用试验正在芝加哥康复医院进行；在后续工作中，我们将优先为脑瘫和骨折患者提供和销售该产品。在不久的将来，下肢疲劳的老年人产品也将推出，这有望成为一个革命性的产品，大大提高他们晚年的生活质量。随着工作人口的急剧减少，在工业领域的应用也在迅速增加。松下的辅助服可以帮助用户实现举重和重载操作；它本身的重量只有6公斤，但当举起重物时，它可以减轻腰部重量约15公斤。

大量初创企业也在可穿戴机器人领域大放异彩。在fob es 2015年选出的新富名单中，有来自可穿戴机器人初创公司的首席执行官。他是开发hal产品的赛博达因公司的创始人。赛博达因公司始于筑波大学，于2004年初正式成立。继2014年3月上市后，三级吉星银行的个人资产迅速扩大至10亿美元，并成功进入全球首富名单。通过使用hal，用户的肌肉力量可以增强10倍；大多数人可以轻而易举地举起70公斤重的物体，还可以帮助老人和残疾人行走。目前已通过欧盟医疗设备认证，美国fda和日本的医疗设备认证正在同时进行。

由东京科技大学的初创公司开发的增强力量的机器人“肌肉套装”只有4.5公斤重，但它可以达到30公斤的负荷，帮助护士轻松地抱起或搬动病人；目前，大规模生产已经开始。根据矢野经济研究所的预测，日本65岁以上的老年人数量已经达到3000万，到2020年日本监控机器人的市场规模将达到350亿日元。

去年在国际医院医疗产业博览会上，韩国hexar可穿戴机器人公司展示了一款下肢瘫痪患者佩戴的助行机器人。在展览现场，一名因交通事故严重瘫痪的用户戴上了机器人，实现了一键站立和自由行走。现代汽车有限公司也于2015年8月在美国宣布了其首个步行辅助机器人h-lex，目前正在为老年人和下肢康复患者进行临床测试。该公司表示，开发这种机器人的目的不是为了立即赚钱，而是唤醒社会对弱势群体的关注。

最后，我们将总结可穿戴机器人产业的成功因素。首先是价格。根据残疾程度，可穿戴设备的价格会有所不同；残疾人马拉松运动员克莱尔·洛马斯(Claire lomas)使用的rewalk产品价格接近7万美元，而ekso bion-ics的价格达到10万美元。赛博达因hal产品的最低价格为20，000美元；本田的机器人租赁价格是三年内每月45000日元。未来，如果社会保险能够覆盖这种类型的消费，并随着产量的增加降低制造成本，消费者就可以以更低的价格购买可穿戴机器人。业内专家预测，如果价格在10000元至15000元之间，老年人可穿戴机器人可以得到广泛应用和推广。

其次，可穿戴机器人需要准确把握用户的动作意图。与传统服务机器人相比，可穿戴机器人需要与人体紧密接触，快速识别和判断用户的意图，并快速给出相应的反馈。用户想要停止行走，但是机器人增加了推力；或者，如果用户走下楼梯，但机器人跟不上节奏，就有可能摔倒或受伤。为了避免这种情况，有必要通过分析肌肉和大脑的电信号来提前判断用户的真实意图。您还可以通过分析用户身体运动的数据来判断用户将来可能采取的行动或意图，例如扭动、用力和倾斜。以上两种方法仍需改进和研究，但随着传感技术和人工智能技术的发展，有望很快实现。在不久的将来，可穿戴机器人将出现在给身体不便的父母的礼物清单上。