所思设计过程分享丨Hypershell新一代消费级行走外骨骼

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126赞|10评论|8018人气|67收藏|2023-03-16 16:22:37

hypershell X suosi设计的基于Omega®架构开发的消费级外骨骼在Kickstarter上线啦，这可能是目前市面上最轻量化、性价比最高的消费级行走外骨骼。

不到两公斤的重量，折叠体积不到6.5L，穿戴后可抵消30公斤的重量，续航达到了25公里，可以让用户跑得更快，爬得更高，探索得更远，更加享受他们所渴望体验的户外之旅，让普通人也可以成为勇敢的探险者。

这么酷的外骨骼产品是怎么设计的，让我们一起来回顾一下suosi design参与这个项目的始末吧。

2022年8月初，Hypershell的创始人孙宽先生为研发新一代外骨骼机器人在网上寻找设计团队，看到了所思的MOZER Gamepad，为其高度融合的形式与功能所吸引，所以联系上了suosi design团队，经过沟通，双方的理念一拍即合，于是开始委托suosi design进行hypershell的行走外骨骼项目的工业设计。

设计目标：设计新一代更轻更酷的平价行走外骨骼产品

行走外骨骼是一种可穿戴机器人，可以增强用户的身体运动能力。它可以辅助瘫痪的人走路或跑步，或者让户外爱好者或工作者走得更远更省力，目前市面上的行走外骨骼产品动辄万元以上的售价，千元级产品寥寥无几，这使得外骨骼产品依然服务于小众消费群体，离产品普及还有很远距离。

此外，市面上现有的大部分行走外骨骼产品的架构是基于两个分布在人体两侧的电机来驱动，导致产品呈现为连接的多个大型组块的既视感，产品相对较为笨重，一体化程度较低。

而且现有的外骨骼产品大部分呈现出冷冰冰的设备感或医疗器械感，所以怎么让产品呈现得更加轻量化、大众化、时尚化，成为此次设计的重点。

而首先让这一切成为可能的前提是hypershell团队创新的Omega®系统——创造性地将驱动电机变成一个置于人体后侧的中央马达，通过多个被动关节的组合，使整个产品架构集成度更高，重量更轻，性能更强。

Omega®架构的早期原型机

并且通过深度算法实现精准意图识别，发力随心，更重要的是，全新的架构带来成本的大幅降低，有机会将外骨骼产品的售价降低到两千元甜品级的档位，为更多人走向更广阔世界提供助力。

在这个基础上，hypershell团队希望suosi design在这个项目的工业设计上实现：

1.尽可能轻的机身重量

2.可调节尺寸（适配不同人体尺寸）

3.可折叠

4.可更换电池

为了达到这些目标，我们定下了本次项目的指导设计原则：

极简/功能主义

外骨骼一定程度上具备了服装的部分属性，极简的设计目的是为了呈现出大众消费级外骨骼产品的百搭属性。

极简的另一个目的是避免因为先入为主的冗余的造型设计，带来多余的装配难度、零件数量、产品重量等等。

airpods以无形为有形的极简功能主义设计

而功能主义不是做成工具风的外观设计，而是摒弃装饰化语义的冗余设计，专注于减重、优化功能排布等真正改善用户体验的地方，让产品自然而然展现出功能主义美学，所以就算最终做出来的产品呈现出某种风格，也是基于功能主义设计由内而外生长出来的造型所形成的观感。

差异化

相比于市面上外骨骼产品多组块的笨重观感，基于Omega®系统的优势，通过更流畅简化的外观线条设计，弱化产品的设备属性，通过极简的功能主义设计，自然而然地呈现出产品本身的差异化和让户外运动人士更乐意接受的外观。

草图发散

基于甲方给到的早期原型机的堆叠输入和需求信息，我们开始了草图的发散过程。

草图发散

其中，下图的方案采用合金作为骨架材料，并创新性地摒弃前后壳的装配方式，改变拔模方向让电机放置区一体成型，相比于传统上下壳分件带来了几个优势：

1、更高的结构刚度

2、更高的空间利用率

3、更低的装配成本

4、相应的也减少了装配螺丝对外观的破坏

选定的草图方案

而方案本身采用流畅的曲线环绕形式，极大地提高了产品的一体感和科技感，因此经过沟通，双方一致认同将该概念方案作为往下推进的方向。

模型验证/功能排布设计

基于草图进入模型验证阶段并进行功能排布的深度设计。

伸缩设计/人体适配

为了适配不同的腰围尺寸，需要进行宽度伸缩设计，电机造型段本身具备一定长度的直线段，自然而然作为伸缩区，并且参考了衣服尺码作为调节挡位设计，减少了用户的认知成本。

经过实物测试，将伸缩按键放置在右手拇指自然放置区，并对按键区进行凸起设计，方便盲操和抽拉施力。

折叠结构&被动关节设计

suosi design展开项目的期间，Hypershell团队也没闲着，时刻保持着沟通并基于suosi design的进展进行原型机迭代，早期原型机的被动关节被逐渐精简，最后只留下电池末端的被动关节作为用户腿部侧向运动的关节，同时也是机身实现折叠收纳的旋转轴。

倾斜旋转轴的外观草模迭代

为了实现折叠体积的最小化，需要将旋转轴进行倾斜设计，最终经过多次模型优化调试，将倾斜的旋转轴融入机身流畅的曲线造型中。

减重设计

一方面通过精简零件数

左边灰色区表示的上壳体被精简掉

比如进一步简化分件，让骨架直接固定电池，减重的同时由于减少了壁厚从而大大增加了电池的空间，最终能够在Hypershell超紧凑的体积中挤出100Wh的容量来。

另一方面基于拓扑优化的流畅曲面设计优化骨架体积

本着每一克重量对用户都很重要的原则进行曲面减重优化，让曲面路径尽可能短、去除冗余结构，长条形支架通过C形截面设计实现同等厚度的曲面下，更优的抗弯折性能和视觉体积感。

纤细却优秀的承重性能

电池可拆卸设计

Hypershell两侧的热插拔电池设计，可以兼容新旧电池的混合使用，因此在使用过程中可以随时更换电池。

电池的卡扣设计则是基于电池下壳体的自身弹性实现的，从而不增加额外的零件实现电池固定。并将卡扣放置在电池前端即用户手部自然垂放区，方便用户在使用的过程中随时更换电池来延长续航。

按键/指示灯设计

对整机不断进行精简优化的过程中将按键从机身挪至电池，减少了机身的操作区的空间（也减少了装配零件），从而上移了被动关节、缩短了主体长度。

而按键移至电池盖前端也有着更合理的功能排布设计，表面光滑凸起的跑道圆形状电池盖有着用户双手自然放置操作的可供性，而按键本身也作为用户快速区分电池前后端的视觉标识。

两边都有按键的设计也让左利手用户方便操作，随便按动哪一边的按键都可以快速进行开关机。

而开启超级模式（输出功率相当于1马力，扭矩增加50%，运动加速能力增加4倍）需要双手同时按住两边的按键，这比把按键设计在单边提供了更好的防误操作设计。

而电量指示灯作为用户经常查看、缓解续航焦虑的功能，将其放置在最佳视觉区域——电池盖的侧面分件处前端的两侧，并优化灯距让用户低头即可见。

绑带/卡扣设计

腿部绑带的固定采用可以单手快拆的磁吸卡扣形式，从而减少产品使用过程的顿挫感，优化用户穿戴产品的体验。

磁吸卡扣形式

腰带和腿带，采用了透气弹性面料，专为户外环境设计，让用户享受户外之旅的时候对绑带尽可能无感。

透气弹力带

项目成果

最终完成的设计呈现为简洁的形态，可以很好地融入大多数户外爱好者的服装视觉中。它舒适而自然的曲线与运动科技感相结合，功能、结构和人体工程学完美结合，就像HERMAN MILLER的设计语言一样，流畅的线条最适合人体的需要。

外观层面上不掺入多余的造型设计，让产品的功能自然展露，自然而然演化出功能主义的外观设计，让外观本身尽可能无一丝可减，呈现最原汁原味的Omega®架构的优势。

重量上，秉承每一克都很重要的原则，采用轻质且高强度的铝镁合金，结合Omega系统的优势和suosi design曲面设计，最后Hypershell的重量只有前一代产品的二分之一。

体积上，也做到了几乎是同行中最小的程度，而且小小的体积塞进了拥有1马力和32N-m扭矩的步电机（PMSM），这个功率相当于在一分钟内将三辆汽车（4400公斤）提升到1米的高度。

人机工程学方面，Hypershell的臀部宽度和腿部长度可以自由调节，可以匹配90%人群的体型。您只需参考衣服的尺寸，就能迅速找到最合适的设置。配合hypershell团队的智能算法实现穿着位置的检测，并自适应调整扭矩控制策略，因此用户的每一次穿着都是合适的。

最后

由于甲方的研发速度需求，本次项目并非采用草图——2D提案——3D提案的传统设计项目流程，而是采取MVP的策略进行快速迭代、快速验证的齿轮式沟通，这也是所思作为小而美的设计工作室所带来的灵活性优势，这是传统大设计公司难以实现的。

非常感谢Hypershell团队在suosi design缺乏外骨骼设计案例的情况下依然对我们能力的信任和认可，愿意将这个项目托付我们，并且孙宽先生对设计人员的充分尊重让项目的过程挑战和乐趣并存，合作得非常愉快。

喜欢户外运动且感兴趣的朋友可以上Kickstarter支持一下哦，价格2k人民币左右享受一台续航25公里的行走外骨骼还是很香的。

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