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外骨骼设备系列3:Cyberdyne,它创造了全球首个获得安全认证的外骨骼机器人

allenxu 2015-12-25 08:02

机器人王国

机器人王国

也许你已经被以色列的ReWalk机甲系统给震撼到了!且慢,让我们再把目光射向那遥远的东方,你会发现对机甲有天生好感的日本人(日本动漫中充斥大量的机甲战士,如高达之类)在这方面进展更为神速!

早前据国内媒体报道,自从日本宣布研发了世界首款也是唯一一只战斗机器人后,傲娇的美国人不干了,美国MegaBots. Inc 公司直接向日本水道桥重工递交请战书,约定在一年后让旗下 MegaBots 2 载人机器人与高达机器人来一场世纪决战。MegaBots 公司表示:“水道桥你们听好了!我们有巨型机器人,你们也有巨型机器人,既然都是巨型机器人,怎么也得分出个胜负,成王败寇就此一战!”Allen看到这里这里木有笑,只是有点感叹为啥不是中国出面来挑战日本呢。。。当然这也从侧面反映出樱花国对机器人是真爱呀!

好了,回到正题~

全球主要国家机器人保有量

日本堪称“机器人王国”,自20世纪80年代以来,其机器人的生产和出口都位居世界榜首,同时也是全球最大的机器人消费市场。据IFR的数据,目前全球工业机器人总量约三分之一来于日本,同时日本工业机器人每年的出货量一直排在世界第一位,2011年出货量达到27894台。 在汽车和电子行业,日本率先大量使用工业机器人,使其汽车及电子产品质量提高,产量激增,而制造成本则大大降低,从而使得日产汽车及电子能够以物美价廉的绝对优势进军号称“汽车王国”的美国以及一些发达国家市场。

日本机器人产业发展

机器人产业黄金十年

上世纪八九十年代堪称日本经济的黄金发展期,不仅是汽车制造业,医疗、通信、交通等各个领域都有了长足的发展,机器人产业当然也不例外。

20世纪60年代末日本经济处在高速发展期,年均增长率达到11%,经济的快速发展也加剧了日本劳动力严重不足的困难。1967年,日本川崎重工从美国引进机器人及其技术,并于1968年研制出第一台日本产“Unimate”机器人。经过一系列的消化、吸收和创新过程,日本工业机器人很快从60年代的摇篮期进入了70年代的实用期。

1980年被称为日本的“机器人普及元年”,日本开始在各个领域推广使用机器人,1980-1991年为日本机器人产业的第一次繁荣期,1991年日本机器人生产额达到其历史第一个峰值6003亿日元;1992-2000年为日本机器人产业的平稳发展期,并在90年代后期由于出口拉动,日本出现历史上第二次机器人热潮,出货额于2000年达到第二个峰值6475亿日元;2001至今,由于日本经济的缓慢复苏以及出口的大幅拉动,日本工业机器人景气度回升,出货额于2006年达到历史最高值7303亿日元。从出口地区来看,亚洲则是日本机器人主要需求地区。

不过,由于工业机器人市场的成熟,以及人口老龄化加剧等因素,日本已开始加速推进服务机器人的开发,2013年也因此被称为“服务机器人元年”。METI预计2020年日本服务机器人市场规模将超越工业机器人,达到100亿美元左右,远期(2035年)约在500亿美元,服务机器人将是未来日本机器人产业的制高点。而生化人公司也在这样的背景下一步一步走向台前。

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绝非偶然,Cyberdyne崛起

随着日本经济的发展,其面临有一个突出的问题,那就是人口迅速老龄化且人口总数不断减少,而医疗和老年养护的成本却在扶摇直上。很显然,单靠公共政策是无法解决这些问题的,这需要市场的力量。过去几十年来,人口问题已经成为日本的死结,政府当局对此一筹莫展,取得的成果寥寥无几。日本65岁及以上人口的比例是全世界最高的,随之而来的是沉重的社会和经济负担。

在这种情况下,该国已经踏入一个未知的领域。在接下来的十年中,日本用于老年人护理的政府支出预计将翻一番,达到每年1,750亿美元。另外,为老年人提供支持的劳动人口也正在萎缩。联合国人口司(UN Population Division)预测,到2050年时,日本每100名劳动年龄人口将负担72名老年人,而2013年的这个数字是41。与此同时,美国到2050年的这项数字预计只有日本的一半。

哪里有需求,哪里就有创新。这话放在这里还是很恰当的。

1991年,日本筑波大学教授山海嘉之(Yoshiyuki Sankai)创立了日本顶尖智能机器人研究中心 Center for Cybernics Research。

后来,三阶吉行开始进入筑波大学(University of Tsukuba)攻读博士学位。1995年的时候,他结合“生化电子”(cybernics)技术,发明了具有科幻色彩的主打产品——名为Robot Suit HALHybrid Assistive Limb,注:混合辅助肢体)的机械外骨骼,当然,这时只是样机。“生化电子”是涉及仿生学、电子学和物理学的跨学科技术,旨在创造可辅助人体运动的智能装置。随着岁月的流逝,当人们的手脚不听使唤或者身体功能受损的时候,这类采用生化电子技术的智能手脚便会取而代之。

2001 年,日本筑波大学三阶吉行(Yoshiyuki Sankai)教授和他的研究小组才正式推出了 HAL(Hybrid Assistive Leg)系列混合助力腿外骨骼机器人。用户全身都可以穿戴外骨骼机器人,下肢外骨骼用于帮助腿部无力的使用者提供腿部助 力,手臂外骨骼可以帮助使用者抬起 100kg 的重物,针对使用者对机器人助力的不同要求。

到现在,根据动脉网此前的分析:《政策、技术、资金,看清互联网医疗创业三大门槛》这三大技能他都有了,那么开公司也就是自然而然的事情了。

2004年,在日本政府资助下,Sankai教授创立了Cyberdyne公司,旗舰产品HAL于2005年首次亮相于爱知世博会,是目前日本最著名的机器人外骨骼。2008年HAL正式发布,2013年成为全球首个获得安全认证的机器人外骨骼产品(ISO/DIS 13482)。2014年3月,Cyberdyne在东京证券交易所创业板上市,是日本首家生产医用及社会福利事业用机器人的公司上市。公司2013年接收到诊所使用的CE认证,积极推广在欧洲的市场,目前打算申请美国FDA认证。

至此,Cyberdyne已经妥妥的走上了成为CEO,迎娶白富美的康庄大道了,那为啥现在还一直在亏钱并且还在一直发行新债券呢?这得从公司的财务状况说起了~

估值及财务分析&股权结构

“不伤害”在三阶吉行的处世哲学中居于核心位置。他表示,自己牢牢控制着公司,以确保其技术只用于和平、非致命性和非军事的用途。当三阶吉行第一次寻找投资者时,他通过私下配售没有投票权的股票完成了5,500万美元的融资。当生化人公司在去年挂牌上市时,该公司发行了两类股票:一类常规股票和一类特殊股票,这种设计让三阶吉行虽然只持有39.7%的流通股,但却拥有86.4%的投票权。

CYBERDYNE上市时筹集到大约30亿日元(3500万美元)资金。这些资金将用于扩充产品阵容和开展服务业务等开发,而一个月之后通过配售更多股票又募集到近900万美元。该公司采用双重投票权的结构可以帮助三阶吉行牢牢控制住公司,因为采用这种结构的公司很难成为被收购目标。

cyberdyne营收与净利润

目前,公司市值大约为18亿美元,尚未开始盈利。其2015年财年营业收入580万美元,同比增长26.6%,净利润与其他外骨骼开发公司相似,仍然处于亏损状态。

研发强度与毛利率

这是因为,一方面,为了应对未来广阔市场需求以及技术进步,公司的研发强度一直处于高位,在150%的水平左右。相对来说,Cyberdyne公司的毛利率水平较高,而由于很多支出用在了标准认证等项目,导致营业费用较高,从而使得公司盈利状况堪忧,随着认证的通过以及消费市场的扩大,公司未来是有望达成盈亏平衡的。 另一方面,该公司支出增长的关键在于,为用作医疗设备的HAL争取到更多的监管机构批准,那将使HAL被纳入保险责任范围,并扩大该技术的用途。举例来说,一种用例可以是,进行健康监测以观察中风的前兆。德国已经批准HAL用于治疗受伤的工人,并允许工人使用工伤保险来支付费用。

三阶吉行预期,随着美国FDA审批的通过,生化人将有望在短时间内实现盈利。

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.技术,代表一切

Cyberdyne的核心产品HAL发展至今已经经历了5代产品,在2010年,筑波大学的科研部门提出了以仿生人体工学的理念来设计外骨骼,与其他外骨骼设计不同的是,HAL的设计更强调与人体的整合度,他们认为HAL系统应当更像人体的自然延伸而不仅仅是一种助力工具。为此,HAL特别设计有“机体探测节点”的功能,外骨骼可以通过这套系统探测人体肌肉的发力点从而介入工作,以增强人体的肌肉力量来协助完成工作。2009 年,该研究小组将 HAL-5 分成了几种类型,以更好的实现行走助力。

HAL-5是一款可以穿在身上的机器人,高1600毫米,重23公斤,利用充电电池(交流电100V)驱动,工作时间可达到近2小时40分钟。HAL-5被称为机器人服装,它是世界上首创的人机一体型系统 。

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它具有能按照人(即穿着者)的意志而动作的随意制御功能,同时还具有机械性的自律制御功能,它使人的脑神经和筋骨系统与机器人成为一个整体结构,并作为人体的一部分发挥相应的功能。这款产品最吸引人的地方是意念控制。它的身体会根据大脑向筋骨系统发出的运动指令而动作,身体在动作的时候,会有微弱的生物电位信号溢出到皮肤的表面,HAL就是在测得皮肤表面的生物电位信号的同时,通过安在关节部位的动力装置来发挥作用的。

从用途上来看,它可以帮助佩戴者完成站立、步行、攀爬、抓握、举重物等动作,日常生活中的一切活动几乎都可以借助HAL-5完成。HAL-5装有混合控制系统,无论是室内还是户外均有不错表现。穿上Cyberdyne这套外骨骼后完全不会感觉到其130磅(约59公斤)的自重,因为外骨骼会帮助你承受这些重量。

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相比ReWalk,CYBERDYNE开发的HAL系统的适用范围更广泛。不但有面向截瘫患者,帮助其行走的医用下肢外骨骼系统。还有帮助正常人增强力量型的民用全身型的外骨骼系统、灾害现场用的外骨骼系统等。

从传感器角度来讲,驱动ReWalk行走的是重力感应器,系统侦测到人体重力向前倾之后,便会控制下肢外骨骼做提腿,前伸,落地一系列的组合动作。从原理上来说,ReWalk就是一个更高级的SoloWheel独轮车。而驱动HAL行走的是生物电感应器,系统采集皮肤上的生物电,识别用户的意图,驱动外骨骼系统做相应的动作。也就是说,HAL是通过意念驱动的。

在2010年的时候,双腿因车祸而造成瘫痪的48岁日本人内田靖史,借助HAL外骨骼系统成功登上了瑞士阿尔卑斯山海拔4000多米的布来特峰,使得CYBERDYNE和HAL名声大噪!

目前HAL系统的意念控制技术属于世界领先的最尖端科技,CYBERDYNE在这方面的实力可见一斑。

市场需求,外来的动力

当前,日本人口的现状可概括为“超老”。日本是一个长寿国,2003年统计平均寿命为男78.36岁,女85.33岁,65岁以上的老年人口占 19.24%,目前还在呈上升趋势。专家预测,2050年65岁以上的老年人口将上升到33.7%。

据预测,到2020年日本服务机器人市场将会达到2520亿日元,所以在针对老年人的外骨骼生产商还不多的情况下,虽然其售价不菲,但是还是受到了市场的认可.

日本服务机器人市场
在日本国内,HAL已售出400多套,价格大约在15万美元。其中,HAL 3仅提供腿部功能,而HAL 5能够提供手臂、腿和躯干等全方位外骨骼功能。未来,Cyberdyne还将开发只戴在肘部、膝盖等特定部位的机器人套装以及儿童可穿戴的机器人套装。

由于产品不菲的使用成本,所以公司使用租借的方式来分散化高昂的费用。据Cyberdyne官方数据,自2010年以来,东京地区的150间医院和疗养院已经累计租借了330套HAL,使用者支付5200美元左右的初期导入费(相当于初装费用的概念)后,就能够以每月大约1700美元的价格(租赁时间如果超过一年将获得更低廉得月租费用)进行租赁使用,这种灵活的租赁方式受到了医疗机构的欢迎。

虽然目前这些设备还非常笨重(重达80磅)且价格昂贵,不过吉行一直致力于开发出更轻便且更便宜的型号,相信届时将有更多的人凭借这一技术恢复行动能力。

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影响力,代表了未来

56岁的三阶吉行从很小的时候就钻研机器人学。在1997年年的时候就创造出HAL的第一款原型,在他为其产品找到市场之后,于2004年成立了生化人公司。福布斯在2005年的“电子狂人(E-gang)”专刊中报道过这家公司,并在后续报道中提到过三阶吉行募集到1500万美元,用于在东京附近建造一座占地2万平方英尺的研究和生产中心,并在欧洲开始了医疗器械认证程序。从那时起,外界对三阶吉行所从事的工作的兴趣高涨。

虽然该公司目前仍处于亏损状态,但三阶吉行的愿景却受到投资者们大力追捧。该公司有望在2015年实现收支平衡,是因为日本政府为了满足本国日益增长的老年护理市场的需求,将为研发更先进的机器人提供补贴。

公司得到了大量研究机构以及来自政府层面的支持,日本方面已经将CYBERDYNE列为“日本Life Innovation大国战略发展计划”的重要环节,公司所在地区将被纳入筑波国家战略特区。日本目前有3座复建中心,而在德国已获得医保、美国正在申请FDA。

据Forecaster SNS Research预测,在未来六年,全球可穿戴设备营收将达到200亿美元,并有望实现近40%的复合年增长率。为了体现这一时代精神,日本首相安倍晋三(Shinzo Abe)已经宣布了在2020年东京夏季奥运会期间举办一场机器人奥运会的计划。

使命,为Cyberdyne赢得了尊重

1937年,在西班牙内战期间,德国和意大利毁灭了格尔尼卡,一个不设防的西班牙小镇。爆炸震惊并激发了很多艺术家,包括毕加索,他后来创作了举世闻名的同名壁画。毕加索的作品中充满了对战争悲剧的高度悲悯,愤怒导致了他异常专注。结果导致这幅带有突出反战情绪的壁画非常耐看,因为它非常的精密——象征主义、潜藏的图像、破碎的肢体、兽性、带有情绪的火焰,所有的一切被综合到一幅图像中,这就是精妙所在。

格尔尼卡

相似的,贝多芬的第五交响曲也是整体的细节服务于一个主题。全曲的四个乐章——三短一长——而最后如同4条奔流不息的溪水回归大海一般,共同作用于“命运”这一主题。你可以试听,或者观看这首曲子的视觉化视频来感受一下“部分的分离与统一的主题”

作为一个新兴产业的领头者,一款优秀的产品将是它捍卫自己的唯一方式。从HAL第一代到第五代,Cyberdyne始终专注于耕耘老年人与残疾人康复市场,不管最终成功与否,它的信念已经值得我们尊重了。

公司速递
CYBERDYNE株式会社(サイバーダイン株式会社)
国家:日本
使命:致力于老年人与残疾人康复
交易所:东京证券交易所
上市日:2014年3月26日
代码:7779
市值:18亿美元
最新产品:HAL-5
简介:CYBERDYNE株式会社是以筑波大学信息工程学院、Cybernics研究中心山海嘉之教授的研究成果而在2004年6月成立的。


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