自動化是一種功能強大的工具，可以通過批量執行重復性任務來提高制造方案的生產率，并可以處理具有預定大小，重量和幾何形狀的材料。這些自動化生產線經過精心設計和優化，以實現具有設定參數的物品的高吞吐量。

但是，對于傳統的自動化方法而言，尺寸和重量產品混合在一起的制造環境可能具有挑戰性。使固定過程適應于高混合物料搬運是一項挑戰，通常需要重新設計裝配過程，使工具和工人閑置，這是一項昂貴的提議。

此外，并非所有事物都可以自動化。在任何制造過程中，組裝過程中通常都不可避免地要進行人工材料處理，以及運輸／接收和安裝套件。

起重機，機械臂，卡車和其他提升輔助設備通常用于支持這些手動過程，但在某些情況下存在局限性。移動機器可能體積龐大且笨重，無法始終隨身攜帶。固定輔助裝置在工作單元之間移動非常耗時且昂貴。

但是，新出現的工具可以提供制造商填補這些空白所需的靈活性：動力全身外骨骼。這些外骨骼可以幫助工人輕松舉起數百磅的重量，輕松地在整個設施中進行機動，并支持各種任務。從某種意義上說，動力外骨骼是一種可穿戴的舉升輔助設備，可在自動化的地方支持手動物料搬運，而固定輔助設備根本無法使用。

電動全身骨骼的工作原理

全身電動骨骼的設計是在不增加壓力的情況下增強操作員的力量和耐力，例如 Sarcos Robotics 的 Guardian XO外部骨骼。

這些全身式機器人將其重量以及所運載物體的重量通過西服直接轉移到地面上，從而減少了對穿戴者的影響。為了提高操作安全性，Guardian XO機器人使用戶能夠感測到一小部分有效載荷的重量（用于情境感知），但是卻要低得多。例如，200磅重的感覺就像十磅。

動力外骨骼可實現多種運動，操作員可以行走，抬起，推／拉和彎曲。機器人的先進控制系統和一百多個嵌入式傳感器，可快速測量操作員的動作并做出實物響應，使機器人感覺就像是用戶身體的延伸。工人簡單地完成工作，而機器人同時增強了力量并順暢地移動。而且由于動力外骨骼與他們的操作員一起運動，因此他們可以輕松地支持需要復雜運動的任務。

此外，對于許多手動組裝任務，兩個或更多工人必須在一個流程中進行協作－一個將組件固定在適當的位置，而另一個則負責安裝。像Guardian XO這樣的動力全身外骨骼，可使一個工人單獨完成相同的工作。通過免提功能，操作員可以抬起部件并鎖定機器人的手臂以將物體固定在適當的位置。從那里，它們可以從機械臂上松開以手動完成更靈巧的任務，例如固定鉚釘或其他緊固件。

動力外骨骼到固定自動化無法實現的地方

從制造的角度來看，動力全身外骨骼最關鍵的優勢可能是其機動性和多功能性。這些功能使它們能夠按需運行，并使其成為強大的工具，可實現敏捷制造和工作連續性，從而最終提高生產率和安全性。

盡管自動化是任何高級生產線上的重要功能，但手動物料處理（例如接收物料和要運輸的成套組件）是司空見慣的。

在兩種情況下，工人都必須經常搬運笨重的物體。許多零件具有奇異的幾何形狀，使其難以操作，費時，有時甚至用手操縱也很危險。動力外骨骼可以幫助工人包裝和拆包材料，對材料進行排序，并在需要時將其移動到適當的組裝工位。

在最后階段，必須手動安裝大型，重型和笨重的成品組件，例如組成用于石油和天然氣鉆井的鉆頭的零件。這些組件可以具有多個零件，其中許多零件是重鋼且難以舉升。電動全身外骨骼可以簡化此繁瑣的過程，無論是在工廠內還是在現場，都必須拆開包裝并進行組裝。

動力外骨骼提供的額外力量意味著一個人可以舉起沉重的零件，否則可能需要兩個或更多的工人。盡量減少這些團隊協作，可以減少傷害，幫助保持社會距離并提高生產力。

提高生產力和安全性

在敏捷的制造環境中，工人必須搬運重量，大小和形狀不同的物品，機器人輔助可以加快生產速度。在全身動力的外骨骼的支持下，裝配線和物流工人都可以舉起較輕的物體，而不會產生疲勞，從而使它們可以更快，更長時間地工作，從而提高了生產率。這些機器人也可以動態部署，以幫助管理需求激增，從而無需修改固定的電梯輔助設備，這是一個復雜而昂貴的過程。外骨骼也會對安全產生深遠影響。許多工作場所的傷害是由舉重造成的：長時間負重，舉重笨拙或使用不良形式。美國工人和公司每年花費超過1000億美元用于補救因工受傷的問題1。在使人無法工作的身體狀況中，下背部疼痛僅次于普通感冒。

在裝配過程中搬運重的高扭矩工具，推拉重物以及其他任務所引起的肩部受傷也很引起人們的關注，與每例相比，背部疾病的治療費用甚至更高。電動全身骨骼可以減少這些數量。因為它們在工人舉起和放置笨重的零件，推／拉推車以進行排序，卸載零件或操作高扭矩工具時提供重要的幫助，所以它們可以幫助防止受傷。同樣，對于必須長時間執行繁重工作的工人，動力外骨骼可減輕疲勞，這是可能增加受傷風險的眾多因素之一。根據OSHA的數據，僅疲勞一項就使制造商損失了1，350億美元2。

除了減少因受傷造成的損失時間外，動力外骨骼還可以緩解熟練工人的短缺。這些工具可以使老年工人的工作時間更長，從而保留他們的知識和經驗。此外，增強工人體力的能力有助于平整運動場并為更多人打開工作機會。

靈活性提高生產力

電動全身外骨骼可以在各種情況下使用：手動包裝和拆箱，將重物運輸到適當的工作站，甚至處理難以自動化的任務。這種靈活性為制造帶來了更多的通用性，并且是支持敏捷制造的理想工具。

這種靈活性最終是電動全身外骨骼的最大優勢。它并非旨在執行任何一項特定的工作。相反，就像操作人員一樣，它可以執行許多不同的任務，從而減輕了人工搬運物料的負擔，并幫助制造商快速響應客戶的需求。
責編AJX