2017-机械设备行业：智能工具和人体骨骼，泛机器人应用的新领域_18页_2mb

报告摘要

机械骨骼技术发展与应用总结

核心内容

机械骨骼作为智能工具的重要突破，是增强人体能力的可穿戴设备，具有“人力放大器”的别称。它结合了电子化配件、软件系统和智能芯片，能够通过传感器收集使用者的活动信息，并通过控制系统和促动装置输出能量，实现对人体动作的辅助与增强。

主要观点

国际巨头布局：Google、软银、阿里、富士康等国际科技公司正在积极布局机器人和智能硬件领域，推动“新硬件时代”的到来。
应用领域广泛：机械骨骼目前主要应用于军事、医疗和工业领域，未来有望进一步扩展。
技术发展关键：传感器、控制系统、机械结构设计、能量源和促动技术是机械骨骼发展的五大核心挑战方向。
市场潜力巨大：医疗领域机械骨骼市场空间巨大，仅美国市场就高达500亿美元，工业应用也在逐步探索中。

关键信息

技术发展概况

起源与发展历程：
- 机械骨骼概念最早来源于科幻小说《星船伞兵》。
- 20世纪60年代，通用电气公司研制了“哈迪曼1”，为最早的可穿戴机械骨骼系统。
- 2000年，DARPA计划推动机械骨骼技术发展，要求提高士兵力量、速度、跳跃能力和修复重型设备的能力。
- 2004年，日本筑波大学研制出世界上第一款商用机械骨骼——HAL。
- 2010年，伯克利仿生研究所推出eLEGS，可帮助截瘫患者自然行走。
- 2014年，DARPA与哈佛大学合作研发Soft Exosuit，采用纺织材料，减轻了传统外骨骼的笨重问题。
主要产品与技术特点：
- HAL：由背囊、内装计算机和电池组成，配备多种传感器，能帮助残疾人行走。
- eLEGS：通过拐杖控制，可自然行走，适用于康复中心。
- HULC：洛克希德·马丁公司研发的外骨骼系统，可背负90公斤重物行走，未来将增加防护和传感器。
- ReWalk：唯一获得FDA批准的机械骨骼产品，可帮助瘫痪患者站立和行走，2014年收入达395万美元。
- REX：可站立的轮椅替代品，适合上肢功能正常者，一次充电可行走2小时。
技术挑战与发展方向：
- 传感器：是机械骨骼的核心，分为输入系统（肌电、地面、肌肉压力等）和输出系统（液压、气压）。
- 控制系统：系统内控制是未来趋势，可实现更精准的动作协调。
- 机械结构设计：需兼顾安全性、兼容性和舒适性。
- 能量源：需提供足够动力支持24小时使用，同时便携、高效。
- 促动技术：促动器需安静高效，确保穿戴者动作自然流畅。
- 人造肌肉纤维：作为未来替代液压系统的方向，具有更高的力量输出和更灵活的控制。

应用领域

军事应用：
- 用于增强士兵力量、速度、跳跃能力，提高作战效率。
- 代表产品包括XOS系列、HULC、TALOS、勇士-21和大力神。
- 未来将集成GPS、夜视系统和环境感知功能，实现智能化、自动化的战场辅助。
医疗应用：
- 用于神经康复训练，帮助脊髓损伤、中风、脑瘫等患者恢复行走能力。
- 市场空间巨大，仅美国市场就达500亿美元。
- 代表产品包括HAL、ReWalk、REX等，具有较高的实用性和康复效果。
工业应用：
- 用于减轻重复劳动压力、辅助搬运重物、提高生产效率。
- 目前仍处于探索阶段，部分试点应用包括HULC用于船体打磨和HAL用于福岛核电站救援。

投资要点

行业评级：机械设备和通用机械II被评定为“增持（维持）”。
未来趋势：机械骨骼技术将逐步向实用化、智能化方向发展，特别是在医疗和工业领域。
风险提示：技术应用进度可能低于预期，需关注研发进展与商业化能力。

图表与数据

图1-图9：展示了XOS2、HAL、eLEGS、HULC等产品的结构与应用场景。
图10：显示了医疗用外骨骼系统的市场规模。
图11-图14：展示了ReWalk产品的分解图和收入情况。
图15-图16：展示了REX和机械骨骼在工业中的应用。

联系方式

研究员：
- 章诚：021-28972071, zhangcheng@htsc.com
- 肖群稀：0755-82492802, xiaoqunxi@htsc.com
- 秦瑞：021-28972086, qinrui@htsc.com
联系人：
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