在制造行业，劳务人员常常因重复的动作在肌肉和骨骼上受到不同程度的劳损。为解决这些问题，现代·起亚汽车开发出可穿戴式机器人。
众所周知，保持同样的姿势长时间进行重复劳动会引起身体各部位的酸痛及不适。如果这种症状长期持续下去，就会大幅增加筋骨系统发病的可能性，也就是腰、颈、肩、四肢的疼痛。如果症状严重，筋骨系统疾病会延伸至慢性疼痛疾病乃至感觉异常。这些症状不仅很难根治，而且需要花费很多的治疗时间与费用。因此，为了解决这些问题，国家和企业正在寻找各种解决方案。
其中，最具代表性的解决方案就是辅助劳动的可穿戴式机器人。提到机器人，我们很容易联想起科幻片中的战斗机器人或人形形态机器人。但是，在现阶段这样的机器人还不能立即应用到我们的生活当中。然而，可穿戴式机器人则不同。特别是制造业工人用可穿戴式机器人的开发已经达到了可以量产应用的水平，正在以北美地区为中心的地区得到普及。在这种趋势下，现代·起亚汽车在整车行业率先自主开发出了制造业工人用可穿戴式机器人。
现代·亚汽车机器人团队所开发的可穿戴式机器人，VEX辅助上半身，而CEX支撑下半身。
现代·起亚汽车机器人团队于2018年10月推出膝关节辅助机器人CEX(Chairless eXoskeleton)），并在开发全新可穿戴式机器人VEX(Vest Exoskeleton)），用以辅助上身肌肉力量。
我们采访了开发此项技术的现代·起亚汽车机器人团队，了解可穿戴式机器人研发相关的详细情况。
开发CEX和VEX的机器人团队金奎正责任研究员、朴相仁研究员、玄东振研究员、裴基贤责任研究员（以上人名为音译）
Q. 机器人团队这个名称听起来多少有些生疏，主要是负责什么样的业务呢？
玄东振研究员(以下简称‘玄’)：机器人研发是现代汽车集团5大新事业项目之一，机器人团队主要致力于机器人领域的技术开发。去年开发的CEX和这次全新推出的VEX是我们团队所负责项目中的一部分。
Q. 团队决定开发CEX、VEX的理由是什么？
金奎正责任研究员(以下简称‘金’)：在全世界，劳务人员正逐步呈现出高龄化的趋势。可穿戴式机器人可以帮助劳务人员减少其工作负荷，以此预防筋骨系统疾病的发生。在北美地区，可穿戴式机器人的应用正在普及。
在不久前，机器人基本上只由专门的制造厂去生产。与此不同，CEX和VEX是由拥有生产线与工厂的汽车制造商制造生产的。因此，比起传统的机器人产品，它们更能满足劳务人员所必需的功能。我们期待汽车生产厂的工人，以及建设、物流等各种领域的劳务工人能有效地使用CEX和VEX。
Q. VEX的实际应用结果怎么样？
朴相仁研究员(以下简称‘朴’)：我们在北美工厂进行了2次初步的测试。正如预想的那样，在实际应用中，患有肩部关节肌肉骨骼疾病的患者，或者年龄较大工人的满意度最高。使用可穿戴式机器人进行辅助后，他们直观感受到胳膊承受的重量负荷大幅减小，有的人还非常开心地戏称“自己好像变成了钢铁侠”。
另外，我们还进行了与他公司产品的对比评测。北美工厂在此之前就有很多工人曾使用过可穿戴式机器人，这使我们可以得到更准确、客观的反馈。
现代 起亚汽车的VEX与其他品牌可穿戴式机器人相比，有许多优势。
Q. 其他汽车制造商也在研发可穿戴式机器人吗？
裴基贤责任研究员(以下简称‘裴’)：福特、宝马、丰田汽车正在子公司的北美工厂进行一些可穿戴式机器人的测试。但这些公司并没有像我们一样直接开发机器人，而是委托给其他企业代开发。现代·起亚汽车是第一个自主研发可穿戴机器人并量产的整车制造企业。
Q. 其他品牌的可穿戴式机器人与现代·起亚汽车的产品相比有何区别？
金：相比之下，其他品牌的可穿戴式机器人应该说没能充分满足实际工作现场的需求。因为在委托其他企业代开发的情况下，很难确切地了解工作现场中工人的实际需求，并准确反映在产品设计中。然而，CEX和VEX在开发和制造阶段，对国内外工人的体型、工作环境等所有方面进行了细化分析，并将实际需求充分反映在了产品的设计和制造之中。
CEX可支撑150kg的重量，可以有效为膝关节提供辅助。
Q. CEX和VEX都可以满足怎么样的实际工作需求呢？
朴：机器人团队研发的第一个可穿戴式机器人CEX是膝关节辅助机器人。虽然CEX本身的重量仅为1.8kg，但它可以承受高达150kg的重量。另外，CEX可以根据使用者的身高调节长度，坐姿角度也可以在55°、70°和85°三个档位间灵活调节。穿戴CEX后，人身腰部和下半身肌肉的活动量会减少40%。通过这样的辅助，可以有效减少工人筋骨系统疾病的发病率，并大幅提升工作效率。
裴：与CEX不同，VEX是辅助上半身的可穿戴机器人。在汽车生产线中，有些工位需要长期把胳膊抬到胸部以上工作。长时间重复这样的动作，很容易引发肩肘等部位的筋骨系统疾病。此时，工人可以像穿马甲一样将VEX穿戴在身上，轻而易举地举起胳膊进行操作。
VEX可以辅助工人肩膀和肘部的动作，提供额外的辅助力，降低疲劳度。
Q.在VEX的实际应用中，可以在多大程度上减少筋骨系统患病几率？
玄：想要得出这一数据，需要在VEX投入生产线应用后，经过一定时间进行统计和分析。目前，我们在VEX开发阶段进行了肩膀肌肉活动量(EMG)试验。在穿戴VEX时，工人的肌肉活动量比没有穿戴的时候减少了约30%。这就是说，穿戴VEX可以大幅降低肌肉的劳损度。
Q. 那么穿戴VEX时，工人的疲劳度和工作效率可以改善多少？
金：这在很大程度上取决于工人能否快速和熟练掌握可穿戴式机器人的使用方法。首次接触可穿戴式机器人的工人，在一定时间内会感到生疏或者动作僵硬，需要进行一段时间的适应。一旦熟悉VEX的使用方法后，预计工作效率会改善约10%左右。这里所说的工作效率是指，工人的操作持续时间、疲劳度改善程度等。虽然10%的效果看起来微不足道，但在实际体验后，工人都表示身体上的疲劳感有明显的改善。
如图所示，在VEX上反映了多种多样的人体工学设计。
Q. 穿戴VEX不会感到不适吗?
朴：其他品牌的可穿戴机器人重量普遍为3~4kg，相较之VEX的重量仅为2.5kg，属于轻量级产品。此外，VEX的长度调节范围为18cm，与调节长度仅为12cm和16cm的其他品牌产品相比更加灵活。VEX的移动补偿角度范围也达到-100~70˚，这意味着工人上肢的活动非常自由。与穿戴后的显著辅助效果相比，不适感几乎可以忽略。
Q. 在提高VEX功能性的同时，如何实现轻量化？
玄：事实上，材料的改善对VEX整体装置轻量化的效果是微乎其微的。假设材料重量减轻的比例为10%，如果将其应用至重量为1000kg的汽车上，整体确实可以减轻超过100kg的重量；但如果应用在整体重量不到2.5kg的VEX上，减轻的重量啧不足250g。此外高轻度材料的价格较为昂贵，整体产品成本及价格也会随之上涨。因此，我们实现轻量化的途径并不是材料的改善，而是通过最优化结构和控制机制的设计来达到轻量化的目的。在设计上，我们在受力较为集中的部分使用轻量材料，并在最大程度上将控制机制简单化，由此减轻了很多重量。最终，与竞品相比，VEX的重量最多减轻了42%。
得益于"多轴轨迹结构"和"多连杆"方式，VEX可以轻松提供强劲辅助。
Q. VEX应用的“多轴轨迹结构”和“多连杆式肌力补偿装置”是怎样的技术？
金：“多轴轨迹结构”的采用是为了最大限度降低穿戴VEX时的异物感。在穿戴VEX后，人的肩关节部位活动轨迹沿着椭圆形轨迹移动。目前市面上的产品基本为单轴节设计，这就导致关节活动范围受到很大限制，穿戴时多有异物感。与此相反，VEX通过4个联轴节模仿肩关节自然活动的范围，保持与人肩关节活动相似的活动轨迹，使穿戴者体验自然的穿戴感。
裴：多连杆方式的肌力补偿装置是保障VEX提供强劲辅助活动力的重要组成部分。它通过多个连接的组合，将弹性装置利用手臂的重量自然地拉伸，并利用其反向作用力提供力量补偿。弹性装置的拉伸原理和竞品相同，但竞品的拉伸主要依靠凸轮和钢丝的作用，而VEX是通过多连杆结构实现的，所以扩张性、灵活性以及耐久度相对更高。
Q. 在穿戴VEX后，使用者能感受到多大程度的辅助力量？
朴：如果用数值来表示VEX提供的补偿力，就是5.5kgf(kgf：1kg质量的物体所具有的力量）。这种数值的辅助力可以理解为，体重80kg左右的成年男性即使肩膀不用力，也能举起3kg重的工具。考虑到工人所使用的工具重量、每位工人的体重、肌肉力量的不同，VEX的肌力补偿装置细分为6个阶段。根据不同的状况和工作强度，VEX可以灵活地提供不同程度的的辅助力。
VEX可以大幅减轻工人的肌肉负担。
Q. 那是否意味着只要更换肌力补偿装置，就可以进一步提高VEX的辅助上限？
金：从数值上提升补偿力并不难。只是因为在实际场景中，工人使用的工具、零配件等物件的重量基本上固定的，因此我们以5.5kgf为基准，将辅助的力量划定在一定范围内，这病不是因为在技术上受到了限制。这一划定范围是实际测试数据为基础的，根据工作强度的不同，当然还可以充分扩展其上限。
Q. 那么类似VEX的可穿戴机器人什么时候会得到普及应用?
玄：虽然VEX在价格上与竞品相比已经具备优势，但可能还是有些偏高。当前VEX的产品价格每台售价约在500万韩元左右。产品价格的降低并不仅仅需要在研发降低成本，还要有大量的需求和市场作支撑。
此时政策及福利的推动显得尤为重要。从医疗系统方面来看，由于当前我们已经进入高龄化社会，比起患病后的治疗，以预防为目的的一系列措施变化是非常明显的。从这种趋势上来看，可穿戴机器人的普及可能会比我们预想的来得要快。
研究员不断进行研究，持续提升VEX性能。
Q. 机器人团队研发可穿戴式机器人的未来愿景是什么？
玄：现阶段的可穿戴式机器人主要是提供辅助力的被动性肌力辅助装置。但是，今后我们计划开发具有主动性功能的可穿戴式机器人。利用传感器检测并反馈信息，机器人可以掌握使用者的意志，进而自动调节辅助力量。我们会持续不断地进行研究，直到实现这种想象。