“鋼鐵俠戰衣”即將交付，賦予工人“超能量”

張靜 李賢煥

機器人外衣終于問世了！科幻迷們在《異形》中看到的瑞普利大戰異形女王時所穿的機器人外衣，已被美國機器人公司Sarcos變成同款———Guardian XO。穿著這個 “外骨骼機器人”可能不會讓你看起來像鋼鐵俠，但是它能讓你輕松舉起90公斤的重物，不會出汗。

一年前，Sarcos承諾會在2019年年底交付可商用的外骨骼機器人。近日，他們宣布將兌現了承諾，在2020年1月交付第一批GuardianXO給工業和軍事客戶，這是世界上第一臺獨立電池供電的外骨骼機器人。外媒受邀參觀了該公司在猶他州鹽湖城的工廠，他們看到了這個機器人的真實全貌。

據介紹，這個全身盔甲一般的Guardian XO是一個幾乎可以覆蓋人從手到腳的外骨骼機器人，整個機器人共有24臺電動機。有了機器人的助力，一個普通人可以輕松拎起90公斤的重物，其中絕大多數重量都被機器人分擔，而人類自己感受到的重量僅有4.5公斤。這意味著在可承受的重量限度內，機器人能分擔95%的重量。用24個電機控制一個大型外骨骼絕非易事（Guardian XO的峰值扭矩約為450牛頓米），用戶可以訪問操作人員控制面板，其大小與iPhone差不多。

由于外骨骼沒有綁帶束縛，在用戶訪問控制面板時，外骨骼很有可能因為重力和慣性掉落，砸到用戶。Guardian XO使用125個內置傳感器支持外骨骼用戶環境鏈接，因此用戶不管是作業，還是突然暫停，操作都很安全而且順滑。Guardian XO還有一個小亮點，在移動彈藥箱、彈夾和模擬導彈的時候，實驗者一邊聊天，一邊聳了聳肩。之后就像科幻電影里的情節一樣，外骨骼也跟隨人類的活動抬升了幾厘米，整個過程在幾秒鐘內完成。人機同步性能驚人。

如此復雜且大件的“機器人”，穿戴和收納會不會很成問題？

Sarcos公司表示，新手上路時可以在幾分鐘內完成整個學習教程。雖然外形看起來無比復雜，但穿戴卻非常簡單，當工人佩戴完成之后，甚至只需要幾秒鐘的時間就能完成安裝和機器的啟動。

將于2020年1月交付的首批Guardian XO還將帶有一個擴展塢，該擴展塢包括一個可自動調節的高度支柱，該支柱與外骨骼相連。它可以根據人類需求調節高度，讓身高在1.62米到1.82米之間的使用者可以輕松穿脫。收納方面，機器人可以呈坐姿狀，和擴展塢一起收縮成一個矩形，便于裝箱和運輸。

無疑，人們很關心Guardian XO的安全性，機器人失控了怎么辦？

外骨骼的每一個關節都受速度限制，一旦操作人員的演示超出安全閾值，關節就會自行鎖定。根據設計，關節不能超出人類關節的活動范圍，這意味著外骨骼不能以會傷害使用者的方式彎曲或扭曲。如果系統由于任何原因斷電，則電流會通過電動機分流，使電動機緩慢下降而不是突然下降。用戶可以在30秒或更短的時間內離開Guardian XO。

平衡方面，有人的參與控制會大大減少機器摔跤的可能性。萬一絆倒或摔倒，外骨骼可自動抬起手臂，并在使用者周圍形成防滾架。目前尚不知道從防滾架逃離出來的難易程度。Sarcos此前聯合Bechtel、BMW、Caterpillar、DeltaAir Lines 等公司組成了外骨骼技術咨詢小組X-TAG，請安全專家對機器進行了評估。

資料顯示，Sarcos是一家總部位于美國猶他州的機器人技術開發公司，同時也從事微機電系統和相關技術的開發。1983年，Sarcos從美國猶他大學分離出來并成為獨立公司。2000年以來，Sarcos受美國國防部高級研究計劃局資助，開始專注于開發面向軍事和工業等用途的機器人。已經面向不同應用場景生產了各種各樣的機器人設備。此前Sarcos曾幫助美國海軍等官方機構開發了海底救援機器人，甚至還為電影和游樂園景點制造機器人道具。

Sarcos曾與美國國防部高級研究計劃局、NASA等官方機構，以及麻省理工學院、卡內基·梅隆大學等頂尖高校有著廣泛的合作。且獲得通用風投、微軟公司、IDG等機構的投資。在過去的三十年里，Sarcos公司還一直收到來自美國國防部高級研究計劃局的資金支持。作為公司最著名的機器人產品之一，這款外骨骼機器人的研究最早開始于2000年，而最先盯上這項技術的自然是軍方。

在研究初期，該公司的工程師想盡各種辦法，用各種不同的技術和器件嘗試拼湊出1套“機器戰衣”，欲打造出超級士兵。2010年，該公司完成了一款原型機器，讓穿戴者能夠輕易將一塊木板擊穿，這也讓這款機器人得名“鋼鐵俠套裝”。但在當時，機器人的供能問題一直未能得到解決，當時那款厚重的機器人需要時刻連接電線，通過外接電源實現供能，這給機器人的使用場景帶來嚴重的限制。

2019年初，Sarcos終于亮相了內置電池版本的Guardian XO，這也就是最終商用版本的外骨骼機器人。當然，經過近20年時間發展，這款機器人的目標使用場景已經發生了轉變，從功能上也可看出，更加注重安全性和負重能力的Guardian XO已經不再適用于戰場。而在工廠、建筑工地、礦山等工作場景中，GuardianXO則能更好發揮它的能力，通過提升工人的生產效率、減少安全風險，最終帶來經濟效益的提升。

Sarcos董事長兼首席執行官本·沃夫曾在介紹Guardian XO時候表示，外骨骼機器人能夠最終實現商用，工程團隊在電池管理方面的突破至關重要。Wolff表示，在實驗室里造出昂貴的機器人是一回事，而更好的電池管理，讓他們最終能夠實現在價格合理的情況下，造出具有實際工作能力的外骨骼機器人。據報道，演示的Guardian XO使用一對5.44公斤500瓦時的電池組，外骨骼在正常使用狀態下可以工作2個小時以上。

在完全運行時，即負重73公斤，并以每小時4.8千米的速度行走的話，耗電量是500瓦，Sarcos預計2020年1月正式交付時，耗電量將從500瓦降低到425瓦。

Guardian XO電池組中的電池是可獨立替換的，單獨替換一個電池不影響另一個電池供電。Sarcos的COO Chris Beaufait說：“這確實是我們的關鍵創新之一，世界上沒有多少機器人像我們這樣高效。”沃夫說：“目前的GuardianXOO已經可以上下樓梯。未來更新的機器人將能夠在充滿挑戰的地形，泥濘的地面，雨天或雪天中在戶外行走。”Guardian XO的工作能力加上可控的成本，讓機器人最終成為1 款可行的商用產品。如今，Guardian XO共有兩個型號可供選擇，兩個版本都配備了獨立的可拆卸電池，且可以實現快速更換。兩種配置的差異則體現在力量上，基礎款的Guardian XO可以反復提起35 公斤的負重物;重型版本GuardianXO max則可幫助人類輕松舉起90公斤的重物。在Sarcos看來，設計Guardian XO時沒有針對特定的應用場景。而是希望外骨骼機器人能夠幫助人們執行各種任務。沃夫表示，用戶在控制機器人時，Guardian XO遍布全身的傳感器會識別穿戴者的四肢運動情況，讓外骨骼能夠立刻跟隨使用者的肢體運動，并施加合適的力度。“機器人會隨著你運動，你不必考慮如何使用它”沃夫說。

現在Sarcos已經準備好向客戶交付Guardian XO機器人。Sarcos將其形容為“機器人服務”，意味著公司將幫助客戶解決所有安裝、維護修理和升級工作。1臺Guardian XO的租金為每年10萬美元，該公司將于2020年1月向客戶（包括工業用戶和美國軍方） 交付第一批alpha 裝置。沃夫認為，Guardian XO的使用成本相當于一個普通的員工，但這款機器人最多可將工人的生產效率提升4～8倍。企業客戶通過投資Guardian XO可以節省大量成本，同時減少工人的受傷情況。“為這款機器人開1份工資吧。”沃夫說道。