早在19世纪,英国插画师罗伯特·塞缪尔的作品《步行靠蒸汽》中的蒸汽动力行走装置为未来动力外骨骼技术的发展奠定了基础。从那时起,随着传感器、控制系统和电子技术的进步,外骨骼技术从艺术创作逐步走向科学研究,从军事应用扩展到商业领域,从国际大型企业延伸到国内众多新兴机器人初创公司。
近年来,康复外骨骼机器人领域的投资显著增加,企业和研究机构合作加速了这一领域的开发。一些先行者已经展示了这类产品如何实现大规模普及,从而进入普通家庭。
回顾外骨骼技术的发展历程,最早是在国外取得快速进展,包括美国的Ekso Labs、通用电气、以色列的Rewalk、日本的CyberDyne以及韩国的现代集团等公司均有所涉猎。而在国内,大多数外骨骼机器人产品仍处于研发阶段。
2013年,南京军区总医院博士后工作站研发了首款名为“单兵负重辅助系统”的外骨骼装置。2014年,中科院常州先进所开发的EXOP-1外骨骼系统进入了调试阶段。企业方面,广州一康、晁禾医疗和蝶和医疗等公司率先进军康复机器人领域。随后在2015年前后,外骨骼机器人公司迎来了爆发期,程天科技、尖叫科技、大艾机器人等公司相继成立,吸引了联想创投、蓝驰创投、IDG、火山石、前海母基金、睿顶资本等多家投资机构的关注。
通过外骨骼技术,普通人可以获得接近科幻电影中的超级力量。例如,外卖小哥穿戴机械外骨骼后,能够轻松携带重物。福特公司装配工人在工作中使用上肢外骨骼EksoVest,大幅减少了因长时间抬臂而造成的疲劳和伤害。京东也在2017年双11期间为物流人员配备了外骨骼机器人,以减少腰椎损伤的风险。
外骨骼机器人在医疗康复领域同样表现出色,能够辅助人体上肢和下肢的康复训练。例如,程天科技的悠行外骨骼机器人UGO220、210,傅利叶智能的ExoMotus康复机器人,大艾机器人的小艾康AIWALKER等产品都展示了这一领域的巨大潜力。
程天科技专注于为脑病变、脊髓损伤及其他中枢神经系统疾病引起的下肢功能障碍患者提供智能康复解决方案。其UGO悠行外骨骼机器人能够通过模拟正确的步态来帮助患者重建神经连接,增强患侧的本体感觉和肌肉力量。此外,该设备还适用于航天员在太空环境下因肌肉萎缩而需要康复的情况。
外骨骼机器人的核心技术包括传感、控制和驱动系统。程天科技的外骨骼机器人具有以下特点:
康复行业的发展可能会受到数字化设备短缺的制约,但康复机器人将是推动这一领域发展的关键。2016年,国务院发布了《关于加快发展康复辅助用具产业的若干意见》,目标到2020年实现产业规模突破7000亿元。据统计,中国每年新增脑卒中患者约200万人,脊髓损伤患者10-14万人,需要步态训练的群体约100万。这促使了康复医疗器械市场的快速增长,预计2023年市场规模将达到670亿元。
程天科技的第一代产品已于2020年获得二类医疗器械注册证,第二代产品也在2023年3月获得了注册证。临床数据显示,经过30分钟/次、每周五次的训练,三周后80%的患者能完成自主导尿,85%的患者肌张力和痉挛症状减少,90%的患者焦虑评分下降。
尽管市场需求巨大,但成本控制仍是外骨骼机器人大规模市场化的重要瓶颈。国外如Rewalk、Cyberdyne和Ekso Bionics等公司因高昂的产品定价而面临财务压力。为了降低成本,韩国现代汽车集团计划推出低价外骨骼产品,国内也有企业如杰曼智能和傅利叶智能正在探索成本控制方案。
程天科技展示出卓越的成本控制能力,自2017年以来完成了核心元器件的国产化,有效解决了产品交付问题。程天科技的核心元器件已销往16个国家和地区,超过300家客户。自主核心技术不仅保证了成本控制,还促进了新的商业模式探索。
程天科技认为,未来外骨骼机器人服务的核心是共享服务,类似于图书、自行车和充电宝。基于此理念,程天科技提出了“康复即服务”的概念,通过与各级康复医院合作,将外骨骼机器人投放到医院,为患者提供全康复周期的服务。例如,在术后康复期,患者可以在医院享受外骨骼机器人服务;在社区医院的维持期,患者可以享受定制化的康复评估;回家后,患者还可以通过租赁等方式继续使用程天科技的产品。
这种“康复即服务”的模式将传统的医疗器械交易转变为长期的服务模式,有助于推动康复行业的商业化进程。推广这一模式的关键在于建立公众的认知,让用户了解产品的价值,并接受租赁的使用形式。社区和公立医院的支持也是推广过程中不可忽视的因素。
相信未来,康复外骨骼机器人将越来越广泛地应用于普通家庭,实现大规模落地。