近日，柯马COMAU近日宣布，其与IUVO公司以及大型零售贸易公司Esselunga通过合作，共同开发了一款新型可穿戴外骨骼MATE-XT。
 

该产品专为减轻抬举和重复性任务引起的腰背疲劳而设计，已经在大型零售贸易龙头企业Esselunga集团进行了测试，旨在改善从事手动搬运工作的操作人员的人体工学状况。
 

测试结果表明，该外骨骼在无需使用电机或电池的情况下，可为抬举和搬运过程中用到的腰背肌肉提供被动辅助，从而为操作工人在弯腰或反复抬举的动作中提供动力支持，满足搬运笨重物品的特定需求。

▍柯马的第二曲线探索

作为一家为汽车厂商提供交钥匙解决方案的集成商，柯马近日推出的外骨骼机器人系统无疑令大多数人意外。

但柯马 Pontedera 创新中心负责人兼 IUVO 首席执行官 Giuseppe Colombina 解释说，他们其实早在2018年就开始与海德堡大学合作，旨在寻找可穿戴机器人在人机协作中的更多用途。

如今推出的柯马 MATE-XB 已经经过了几次迭代。该产品更加坚固耐用、重量轻且高度透气，柯马认为其能够更加适合室内和室外使用，未来能帮助人们适应建筑、工业清洁和粉末涂装的极端条件工作。

柯马首席执行官 Pietro Gorlier 表示：“根据市场研究，我们预计未来三年，可穿戴机器人市场将增长 25%。因此，我们与市场领先的意大利著名公司 Esselunga 展开合作，并完成了设计和验证，这使得它能够部署在许多非工业场景，在此之前，工人们已经对 MATE-XB 的便携性、特性和功能有了不错的认可。”

Giuseppe Colombina 的预计更加乐观，他认为未来几年被动外骨骼将在智能工厂内外发挥越来越重要的作用：“我们已经看到了外骨骼机器人在新颖非工业应用方面的潜力，并且在建筑、仓储和物流领域的部署效果愈发明显。我们估计可穿戴外骨骼市场的五年潜在复合年增长率高达 40%，其中一半将来自工业领域。”

▍柯马外骨骼机器人研发史

实际上早在2019年03月28日，柯马就在上海发布了其首款可穿戴肌肉辅助外骨骼MATE。

MATE根据人体工程学设计，属于一种轻便的被动便携式上肢外骨骼，当时MATE包括三个主要部件：外表接触面，机械肩链和力矩发生器盒子。其设计上采用外表接触面机械轴与肩关节平行的结构，从而能完全复制操作员肩部的动态运动，为操作员提供有效的姿势支撑和始终如一的移动协助，使得减轻其在重复作业时的负担。

MATE由柯马与非侵入性矫形技术方面领先企业 SSUR（冰岛）及意大利专门研究可穿戴技术的 BioRobotics Institute 下属的分立公司 IUVO 合作研发。

MATE 如人体第二层皮肤般自在贴合操作员身体，保证了员工更大的舒适性，同时它还采用人体工程学设计的弹簧式结构，能跟随人类生理运动、无阻力，可以说体积小重量轻，自然舒适透气，穿戴十分方便，帮助跟身体接触的所有部件都可以调整以适应身体。

柯马表示，MATE旨在进一步为中国的客户服务，减少高强度体力劳动对企业工人身体健康的损害，减少职业疾病的发生，提高重复性工作的准确性，提高生产效率和质量，优化工厂工作环境。外骨骼机器人能有效减少员工肌肉和心脏疲劳，改善姿势从而减少职业病的发生， 并且还能够提高重复性体力作业的准确度和质量。

虽然当时柯马判断，MATE对于重复性且劳动强度大的工种如汽车总装车间、搬运、装配、输送等，将会有广阔的应用前景。但由于价格、批量化产量以及一些应用方面的因素，该产品后续并未有太多的公开发售。

         
▍新版外骨骼情况

相较上一代版本，Mate-XT 具有高度透气设计，能像背包一样佩戴，从而提供舒适、全天的人体工程学辅助支撑，提高人类的手动任务质量和精度。

柯马的研究数据显示，MATE-XT可以帮助工作人员将日常任务的准确性提高27%，并将执行速度提高10%；它还可以将周期时间缩短至少5%。此外，Mate-XT 能保持适当的肌肉平衡，同时优化稳定和维持手臂重量所需的能量消耗。佩戴外骨骼后，操作者也只需使用最大力量的10%即可保持手臂稳定性，将肌肉超负荷减少68%。

除了提供高效的姿势支持外，Mate-XT 还获得了 EAWS 认证（人体工程学评估工作表），这使得研究者能够客观衡量人体工程学改善效果，以及研究在减少肌肉疲劳和执行速度方面的预期效益。

柯马在研究中发现，即使在处理小而轻的物体时，重复的手动动作看似不太费力，但也会对身体造成伤害，腱鞘炎等疾病证明了这一事实的存在。

为了帮助研究机构量化使用外骨骼机器人的优势，柯马对人体工程学风险因素进行了肌电图分析。实验表明，Mate-XT 在 98.5% 的活动时间内能使肌肉保持在休息阶段（相比之下，没有 Mate-XT 的情况下，这一比例仅为 2.4%）。

这表明Mate-XT 能显著减少体力消耗和疲劳感，除了流程优化和生产力提高等基于数据的实际效果之外，这还意味着幸福感的改善，能为穿戴者带来短期和长期的工作轻松感。

柯马美洲区负责人 Laerte Scarpitta 表示：“我们为客户提供创新自动化技术的努力延伸到寻找新方法，以确保他们的工人在不同应用和市场的日常活动中保持安全。Mate-XT 是一款易于使用的可穿戴外骨骼，它使人们能够在减少感知到的肌肉疲劳方面提供更大的附加值和非常直观的感受，从而减少工人背部、腰部、手臂、肩膀和身体上的机械应力。这是机器人技术可以带来价值的又一个例子。”

▍柯马的产学研探索

为了设计 MATE-XT，柯马的生物力学工程师通过利用他们在多个行业领域的丰富场景经验，结合最新的可用技术来提高外骨骼的舒适性、性能和灵活性，并与高校展开了合作，进一步在数据上得到了使用该款产品的实际效果证明。

“海德堡大学现在将研究在多方面的制造环境中使用外骨骼的影响，研究生物力学和生产力结果等因素。特别是分析在新行业、新条件下以及户外环境中使用 MATE-XT 进行新应用的生物力学，同时验证用户的学习和运动适应速度。”Colombina 解释说。

因此，在上一代主要为肩膀和上半身提供一致且符合人体工程学的支撑基础上，新一代的外骨骼机器人MATE-XT进一步探索了如何缓解肌肉疲劳，并优化头顶和重复性任务的运动方式。

最新的柯马可穿戴外骨骼利用弹簧来储存人体释放的能量。这意味着这款可穿戴机器人无须电池、电机或其他容易出现故障的部件，其直观易用的设计可使整个身体保持灵活，同时配备快速开关切换功能，让使用者能够在不中断手头任务的情况下调节外骨骼，不仅更加易于穿戴，并可快速调节，而且适用于几乎所有体型。

“特别是机械肩链经过重新设计，以确保免受水、污垢、热量和紫外线等外部户外条件的影响。外骨骼的背部现在采用碳纤维结构，并采用新的固定设计和形状，以更好地支持符合人体工程学的姿势。特殊的锁定和解锁系统还可防止在打开和关闭外骨骼时激活扭矩发生器盒的风险。”柯马的研发工程师表示。这意味着这款外骨骼机器人具备防水、防尘和耐侵蚀性能，可在室内外甚至是腐蚀性极强的海洋环境中使用。 

据悉，该款外骨骼机器人保证肩部自由度的运动机构设计已经获得了专利，该运动机构也可以复现用户肩部的生理运动模态，未来有望为柯马的人形机器人研究提供支持。一个很直观的改变在于，MATE-XB非常适用于物流配送、手动码垛和卸垛、手动取放、弯腰捡物以及向上抬举等场景，它已经几乎可以复制使用者的任何身体动作。        
 

▍结语与未来

到目前为止，柯马的可穿戴外骨骼已被用于改善半卡车驾驶室生产中涉及的各种手动任务，提升了人体舒适度和精度。同时它还被用于物流、订单拣选以及客户家中厨房的装卸，为电子医疗行业、食品和饮料行业以及农业提供帮助，例如设备维护等各种其他应用领域的工人开始用上了外骨骼机器人。

柯马认为，外骨骼机器人未来将会有广阔的应用前景。外骨骼机器人会与工厂工人更亲密合作，将是工业5.0下，未来工厂不可或缺的一部分，也是企业通向卓越的重要途径。

这家总部位于意大利都灵，Stellantis集团旗下的企业已经在中国上海设立中国创新中心，并在上海和江苏昆山设立了两家工厂。上海工厂的创新中心业务覆盖了先进的电气化系统、数字化解决方案、智能制造系统、机器人和自动化产品。

据了解，1997年，柯马正式进入中国市场，为了拓展业务，从2008年柯马建立中国总部开始，搬迁至松江区泗泾工业园区，在松江建立了5000平方米的研发场地，拥有三坐标测量仪等研发设备十余台套。而自来到泗泾以来，凭借着良好的区位优势与松江卓越的营商环境，柯马也得到了迅速发展，截至目前，柯马员工从400人发展到900人，订单额从8亿元到现在的20亿元。

外骨骼机器人会不会成为柯马在中国乃至全球的新一代增长点，我们拭目以待。