仓储作业上肢外骨骼

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由德国卡尔斯鲁厄理工学院与斯洛文尼亚约瑟夫・斯特凡研究所联合研发的仓储作业上肢外骨骼，全面采用igubal® 杆端关节轴承与iglidur® 耐磨胶带两大易格斯核心部件，顺利解决外骨骼机架贴合人体、整机轻量化、大直径旋转结构设计、高成本与高维护等多重行业痛点。

该项目始于博士课题研究，研发团队曾在卡尔斯鲁厄理工学院人机学与机器人研究所开展为期五个月的驻场攻关，2018 年首台样机落地，主要用于新一代先进控制算法研发；2021 年迭代产品正式面向仓储场景，凭借易格斯零部件设计灵活、易集成、重量轻、运行静音、免维护的优势，打造出可减轻仓储人员作业负荷的高性价比外骨骼设备，也为新型外骨骼零部件研发与产品设计拓展了全新思路。

所需产品：igubal关节轴承，iglidur 耐磨带

技术要求：轻量化、结构牢固、尺寸紧凑

行业：健康医疗,养老及康复器材,假肢及外骨骼

客户成果:外骨骼产品摆脱了传统大型滚珠轴承、金属衬套成本高、体积大的弊端，依托可灵活裁切、易装配、自重轻、免维护等优势，完美适配穿戴式外骨骼的设计逻辑。

问题和挑战

随着外骨骼技术在工业仓储领域不断普及，轻量化、高适配性、低使用成本成为作业类外骨骼的核心设计指标，而传统机械部件的缺陷，成为研发过程中的主要阻碍。

1.整机轻量化与人体适配难题

外骨骼需要工作人员全程佩戴完成整班次作业，因此机架必须兼顾贴合人体身形与极致轻量化两大要求。外骨骼集成多组运动机构，传统金属轴承、金属衬套自重较大，会增加设备整体负荷，产生明显惯性力，影响穿戴体验。同时，外骨骼零部件普遍集成多功能，机械结构复杂，传统金属配件难以改造，加工难度大、制造成本居高不下。

2.小臂旋前 / 旋后机构结构短板

小臂旋前、旋后是仓储取放货物、开门等基础作业的必备动作，该机构核心为内径 100 毫米的大尺寸环形轴承。若采用传统配件，两种方案均存在明显缺陷：一是同规格大型滚珠轴承，不仅采购价格高昂，外部尺寸也会进一步增大设备体积；二是青铜材质精密金属滑动衬套，同样体型笨重、成本昂贵，无法满足小巧轻量化的设计要求。

3. 使用与维护需求约束

工业场景下的外骨骼要求部件低维护甚至免维护，同时长期高频运行需保证运转顺畅、无噪音。传统金属运动部件易磨损、易产生异响，还需定期保养，大幅提升设备后期使用成本。

解决方案

结合项目研发目标与实际工况，研发团队在项目初期便规划采用易格斯系列产品，利用塑料运动部件的特性匹配外骨骼设计需求，整机多处运动、滑动结构均搭载 igubal® 杆端关节轴承与 iglidur® 耐磨胶带，搭配 3D 打印塑料件 + 铝合金加强件的机架设计，实现轻量化。

igubal® 杆端关节轴承

该款自调心轴承被应用于外骨骼多处关键连接点位，各司其职且性能统一：

1.腰部连接位：用于衔接腰部背板与外骨骼人机接口，实现平稳的被动旋转，精准适配使用者肩部转动动作。相比金属部件，其重量更轻、运行全程无噪音，且做到终身免维护，外观设计也更贴合整机风格。

2.肩部连接位：加装第二组 igubal® 杆端关节轴承，实现肩部二次被动旋转，延续轻量化、静音、免维护的核心优势，保障肩部活动自然流畅。

3.小臂连接位：配备小型球面杆端关节轴承，连接碳纤维增强管材与轴承座，配合管材结构完成小臂被动旋前、旋后动作，精简小臂机构结构，进一步减重。

iglidur® 耐磨带

耐磨带是解决小臂大直径旋转轴承难题的核心方案，同时广泛应用于设备其余各类滑动表面：

1.小臂环形轴承改造：轴承主体采用 3D 打印工艺制作，将裁切后的 iglidur® 耐磨带粘贴于轴承内部，替代传统大型金属轴承与青铜衬套。该方案在缩小体积、减轻重量的同时，实现近乎零摩擦的滑动旋转，运行顺畅无噪音，且完全无需日常维护。耐磨带可自由裁切为任意形状，粘贴便捷，适配 3D 打印异形结构，大幅降低机械设计与加工难度。

2.通用滑动结构应用：在外骨骼多处滑动点位使用 iglidur® 耐磨带，简化整体机械结构，减少配件数量，有效控制整机成本。