Первоначально используемый в биологии, термин экзоскелет относится к хитиновому или кальцинированному внешнему скелету, используемому различными таксонами животных для структурной поддержки и защиты от хищников. Основываясь на аналогичной концепции, в области робототехники экзоскелеты представляют собой носимые электромеханические устройства, которые были разработаны в качестве дополнительных устройств для повышения физической работоспособности людей с физическими способностями или используются в качестве ортопедических устройств для облегчения передвижения людей с ограниченными возможностями. В целом рынок носимых экзоскелетов можно разделить на две основные категории: медицинские и немедицинские экзоскелеты.

К первому классу относятся экзоскелеты, целью которых является обеспечение управляемого движения пациентов с нарушениями подвижности (терапевтические), оказание поддержки в восстановлении силы, подвижности и выносливости после травмы (реабилитация) или помощь людям с ограниченными возможностями выполнять повседневные задачи более независимо, чем они могли бы справиться в противном случае. (вспомогательный). Кроме того, несколько экзоскелетов могут помочь работникам здравоохранения, например, врачам и медсестрам, выполнять тяжелые физические задачи и повторяющуюся работу, чтобы избежать травм спины. Второй класс — немедицинские экзоскелеты — предназначены для операторов, работающих в различных отраслях, таких как логистика, строительство, горнодобывающая промышленность, армия и сельское хозяйство. Их основная цель — повысить способность владельца переносить тяжелые грузы с минимальными усилиями, а также повысить его скорость и выносливость. Интересно отметить, что несколько компаний разработали экзоскелеты с особыми свойствами. К ним относятся экзоскелеты с изоляцией для людей, работающих в электростроительной отрасли, для защиты их от повреждений, вызванных электрическим током высокого напряжения, а также продукты с внутренней терморегулировкой для шахтеров, пожарных и работников служб ликвидации последствий стихийных бедствий, позволяющие регулировать горячую среду в течение длительного времени.

Рынок экзоскелетов переживает значительный рост, чему способствуют технологические достижения как в медицинской, так и в немедицинской областях. В медицинском секторе экзоскелеты теперь объединяют искусственный интеллект, игровые функции, AR/VR, тактильную обратную связь и нейронное управление. Эти особенности, в сочетании с повышенной осведомленностью и старением населения, увеличили спрос на медицинские экзоскелеты. В немедицинской сфере, особенно в таких отраслях, как строительство и производство, растущие затраты, связанные с травмами опорно-двигательного аппарата, привели к резкому увеличению использования промышленных экзоскелетов. На «умных» заводах промышленный Интернет вещей (IIoT) облегчает интеграцию экзоскелетов для повышения безопасности и производительности труда. На рисунке ниже иллюстративно представлены преимущества медицинских и промышленных экзоскелетов.

Медицинский экзоскелет: текущая ситуация на рынке

В настоящее время около 100 компаний коммерциализируют/исследуют более 200 медицинских экзоскелетов на различных стадиях разработки почти 100 компаниями для лечения неврологических расстройств и связанных с ними травм.
На рисунке ниже показано распределение медицинских экзоскелетов в зависимости от типа покрываемой части тела и формы.

Стоит отметить, что 55% медицинских экзоскелетов помогают в движении нижней конечности, затем следуют те, которые поддерживают верхнюю конечность. Кроме того, большая часть (79%) медицинских экзоскелетов для нижней части тела являются жесткими. Это можно объяснить тем, что жесткий каркас медицинских экзоскелетов помогает выдерживать весовую нагрузку, что крайне важно для людей со слабой или нарушенной опорно-двигательной системой. Кроме того, жесткие экзоскелеты обеспечивают более высокую степень безопасности, поскольку могут обеспечить точный контроль движений суставов. Это важно для предотвращения непреднамеренных движений или нестабильности, особенно в медицинских целях, где безопасность пациента имеет первостепенное значение. С другой стороны, большинство (53%) экзоскелетов верхних конечностей мягкие. Поскольку эти экзокостюмы уменьшают инерцию за счет своего легкого веса, они позволяют более эффективно передвигаться пользователю и уменьшают дискомфорт, что особенно важно при длительном использовании. Примеры мягких экзоскелетов включают (в алфавитном порядке ) Carbonhand (Bioservo Technologies), Emovo Assist (Emovo Care), HandTutor (MediTouch), IpsiHand (NeuroSolutions), Nuada Glove (Nuada) и SINFONIA (Gloreha).

Немедицинский экзоскелет: текущая ситуация на рынке

Более 95 игроков утверждают, что предлагают около 220 немедицинских экзоскелетов для различных применений; из них 81% доступны на рынке.
На рисунке ниже показано распределение немедицинских экзоскелетов в зависимости от режима работы и формы.

Стоит подчеркнуть, что 61% немедицинского экзоскелета имеют пассивный характер. Это можно объяснить тем фактом, что пассивные экзоскелеты экономически эффективны для широкого промышленного применения и служат для освобождения пользователя от полезной нагрузки или веса тела без необходимости использования приводов. Некоторые примеры пассивного экзоскелета включают в себя (в алфавитном порядке ) Archelis FX (Archelis), CarrySuit (Auxivo), CEXO-S01 (технология C-Exoskeleton), EXOARMS (Cyber ​​Human Systems) и HAPO SD (ErgoSanté). Кроме того, большинство активных, пассивных и гибридных экзоскелетов являются жесткими, поскольку они могут оказывать более высокий вспомогательный момент на тело пользователя.

Партнерство и сотрудничество: игроки по всему миру объединяют опыт и делятся ресурсами, чтобы сформировать будущее технологии экзоскелета

Известно, что заинтересованные стороны индустрии экзоскелетов используют различные модели партнерства для сотрудничества с другими компаниями/организациями для достижения конкретных целей. Такие сделки заключаются не только для того, чтобы позволить компаниям расширить свои портфели продуктов, но и получить дополнительные возможности, связанные с новыми технологиями. В ходе нашего исследования мы обнаружили более 130 партнерств и коллабораций, которые были установлены между различными заинтересованными сторонами, участвующими в этой области. На рисунке ниже показано распределение партнерств и сотрудничества в зависимости от географического положения.

Большинство сделок было подписано игроками из Азиатско-Тихоокеанского региона. Большинство этих сделок было подписано на одном континенте. За этим следуют внутриконтинентальные сделки, подписанные игроками из Европы.

Стоит отметить, что более 70% соглашений было подписано между игроками из разных стран (международные соглашения). Большинство таких соглашений было подписано игроками из Китая, за которым следует Япония. Примеры таких сделок включают соглашения между Fourier Intelligence и MyndTec (май 2023 г.), H-Robotics и Rehabmart (ноябрь 2022 г.), а также Angel Robotics и реабилитационной больницей Дэхан (август 2022 г.).

Патенты: отражение расширения интеллектуальных возможностей игроков для защиты инноваций

За несколько лет исследований, разработок, приобретений и лицензирования заинтересованные стороны, работающие в области экзоскелетов, накопили основной набор технологий и прав интеллектуальной собственности. Фактически, было выдано/подано более 3000 патентов, связанных с медицинским и промышленным экзоскелетом, что свидетельствует о повышенных темпах исследований в этой области. В период с 2016 по 2020 год количество патентов быстро росло, среднегодовой темп роста составил 25%.

На рисунке ниже показано распределение патентов в зависимости от года и типа патента.

Стоит подчеркнуть, что в 2022 и 2021 годах было подано более 1100 патентов, тогда как за оба года было выдано около 130 патентов. Примечательно, что Ekso Bionics, Safran Electronics & Defense, B-Temia, Shenzhen Chwishay Intelligent и Roam Robotics являются ведущими патентообладателями, имеющими более 50 поданных/выданных патентов.

Будущий прогноз рынка:

Поскольку заинтересованные стороны признают положительную окупаемость инвестиций (ROI) с более высоким соотношением выгод и затрат, ожидается, что внедрение экзоскелетов будет расширяться в различных отраслях, формируя траекторию мирового рынка. Тем не менее, проблемы сохраняются, особенно в обеспечении страхового покрытия и возмещения расходов со стороны третьих сторон-плательщиков, что приводит к осторожному принятию со стороны поставщиков медицинских услуг. Несмотря на трудности, наши прогнозы показывают, что к 2035 году мировой рынок экзоскелетов достигнет примерно 15 миллиардов долларов США. Япония, Израиль, Франция, Швейцария, Южная Корея и Китай. Известные модели, такие как BLEEX, HAL-5 и ReWalk, были разработаны для различных целей, включая военные, гражданские и медицинские применения. Ускорение развития технологий экзоскелетов продолжилось и в 21 веке, когда стали доступны новые и более доступные двигатели и микроконтроллеры. Символические моменты, такие как старт человека с параличом нижних конечностей на чемпионате мира 2014 года и управляемый разумом экзоскелет, обеспечивающий движение конечностей в 2019 году, подчеркнули преобразующий потенциал экзоскелетов. В 2024 году рынок продолжит набирать обороты, модели ориентированы на более широкую клиентскую базу. Заглядывая в будущее, ожидается, что будущие экзоскелеты будут тоньше, умнее, более подключенными и дешевыми, открывая новую эру носимых технологий.

Подробную информацию об этой области можно найти в нашем отчете о рынке медицинских экзоскелетов.