在泰山十八盤的陡峭石階上，一位白發登山者輕松越過年輕游客的隊伍。他腰腿都包裹著流線型金屬支架，步伐穩定而輕快——這不是科幻電影里的場景，而是泰山景區內常見的真實畫面。80元租用3小時的外骨骼機器人，正讓曾經遙不可及的“機械戰甲”走進普通人的生活。

所謂外骨骼機器人，是一種通過機械結構與人體關節緊密耦合，增強或替代人體上肢、下肢運動能力的智能輔助設備，宛如為人體安裝了“物理外掛”，賦予人們應對各類體力挑戰的非凡能力。

就如電影《鋼鐵俠》中，托尼·斯塔克的能量戰甲讓他成為名副其實的鋼鐵俠，《流浪地球》中的動力裝甲為人類在極端環境下的生存和工作提供了強大的支持，在現實中，除了戶外運動，外骨骼機器人還被應用至工業、醫療、應急救援等多元領域，成為人們的“隱形助手”，逐步改變著我們的生活。

提升人類科研效率，該AI上場了

外骨骼機器人的起源可以追溯到十八世紀。受限于技術和原材料，該時期的外骨骼裝置僅僅是個結構簡單的雛形，采用了較為笨重的金屬框架和簡單的機械傳動裝置，能提供一定的力量輔助。

十九世紀末，俄羅斯工程師尼古拉斯·亞根開發出一種由蒸汽驅動的步動輔助裝置，奠定了現代動力外骨骼的研發基礎。不過，在實際使用時，穿戴者必須背負一臺小型蒸汽機，這給使用者增加了較大身體負重。

真正的技術突破在1967年才到來，美國通用電氣公司研制的“Hardiman”外骨骼機器人原型機橫空出世。這款原型機采用半仿生構型設計，通過液壓驅動，并且存在力量反饋系統，包含30多個動力關節，能輔助普通人輕松舉起一百多公斤的物體。然而，“Hardiman”680公斤的自重、遲緩的動作節奏和驚人的能耗，嚴重限制了該機器人項目的落地。不過，它的誕生依然為外骨骼機器人的未來探索指引了方向。

進入21世紀后，隨著材料科學、電子技術、人工智能等多個領域的飛速發展，外骨骼機器人踏上了蛻變為人類“第二層皮膚”的嶄新階段。

在材料方面，新型輕質高強度材料的不斷涌現，如碳纖維復合材料、鈦合金等。這些材料不僅具有很高的強度和剛度，能夠承受較大的外力和扭矩，而且密度較低，大大減輕了使用者的負擔。比如極殼科技的Hypershell X外骨骼采用碳纖維復合材料，僅重1.8公斤，卻能通過AI算法精準識別步態，為穿戴者節省30%體能。

圖源：極殼科技

同時，柔性材料和智能材料的研究也在不斷推進，如形狀記憶合金、壓電材料等，有望使外骨骼機器人能夠更好地適應人體運動，提供更加自然、舒適的助力體驗。比如，漢威科技研發的柔性壓力傳感器每平方厘米可集成100個傳感點，可直接映射肌肉應變，反復彎曲100萬次以上，響應速度在1毫秒以內；哈佛實驗室研發的織物外骨骼機器人采用輕質、耐用的功能性紡織品制成，如同一件能提供動力的“衣服”，通過輕量化的線纜結構牽引，為行走注入了更自然的步態輔助。

在電子技術方面，現代外骨骼機器人的運作機理關鍵在于精準感知、智能決策與高效執行。微處理器運算速度的加快，能夠在極短的時間內處理大量的傳感器數據，使外骨骼機器人的智能化和精準控制成為了可能。日本Cyberdyne公司開發的HAL（Hybrid Assistive Limb），通過檢測使用者肌肉發出的微弱電信號，預測其運動意圖，從而提供相應的助力。

圖源：Cyberdyne官網

人工智能技術的應用更是讓外骨骼機器人具備了“學習”和“適應”能力。通過機器學習算法，外骨骼機器人可以根據使用者不同的身體特征、運動習慣和需求，自動調整控制策略和模式。比如視鵬科技的登山外骨骼內置AI芯片，可學習用戶行走習慣，動態調整助力策略。

隨著深度學習技術的發展，外骨骼機器人還能夠對復雜的環境信息進行分析和處理，提高其在不同場景下的適應性和安全性。當外骨骼機器人在戶外崎嶇不平的地形上輔助使用者行走時，它可以通過視覺傳感器識別地形特征，自動調整腳步的高度和姿態，避免使用者摔倒。

跨場景應用，科技的意義具象化了

從應用領域來看，如今市面上的外骨骼機器人主要分為兩類：一種是針對特定關節性助力的人體增強類外骨骼，這種外骨骼主要是用來增加人的力量，拓展能力上限；另一種則是康復類外骨骼，主要用于醫療康復領域，比如輔助癱瘓病人行走。

增強類外骨骼機器人通過靈敏的傳感器和高效的動力單元，“無縫銜接”使用者的動作意圖，為關鍵部位提供精準的力量補充。

這類外骨骼機器人常見于需要高強度體力的工業場景，如汽車制造工廠、航空航天試驗場以及物流倉庫等地方。福特工廠的實測數據顯示，外骨骼機器人使裝配線效率提升23%，工人肌肉勞損率下降41%；京東、順豐等物流倉庫部署外骨骼搬運凍品和箱體，連續作業時間延長了50%。

在應急救援場景中，外骨骼機器人更是發揮了巨大作用。比如消防員穿戴外骨骼機器人可實現攜帶重型裝備攀爬高樓，地震或搶洪救災時輔助救援人員能輕松搬運物資與傷員。

在醫療領域，康復類外骨骼機器人為眾多患者帶來了重新行走、正常生活的希望。

以ReWalk外骨骼機器人為例，它是一款在全球范圍內廣泛應用于脊髓損傷患者康復治療的先進設備。許多因意外事故導致脊髓受損而癱瘓的患者，在借助ReWalk外骨骼機器人進行康復訓練后，取得了令人矚目的康復效果。

博靈腦機研發的 “腦機接口上肢康復外骨骼”，能捕捉偏癱患者微弱的肌肉電信號，協助他們完成過去因力量不足無法做到的動作。每臺設備都能記錄并存儲患者的使用數據，隨著使用次數的增加和數據的積累，系統會不斷優化校準，使設備更加貼合使用者的需求，帶來更好的康復效果。

腦機接口上肢康復外骨骼

圖源：博靈腦機

在2024年巴黎夏季奧運會和殘奧會的火炬傳遞中，也出現了外骨骼機器人的身影。法國殘奧會選手凱文·皮耶特穿著外骨骼，手持火炬傳遞奧運會圣火。

隨著我國老齡化進程的加速，養老護理也是外骨骼機器人的重點落地場景，傲鯊智能在此領域積極探索，已取得諸多成果。在上海的一些社區看護中心，傲鯊智能的產品已投入試用，腰部外骨骼機器人可以輔助護工將老人抬上病床，下肢外骨骼機器人能幫助失能老人恢復或提升行走能力。

下一步，傲鯊智能還計劃為家用外骨骼機器人增加諸如定位、小區信息廣播、AI形態識別+告警等裝置，一旦穿戴外骨骼機器人的老人走失或者摔倒后久久不起身，就會立刻通知家屬或者養老機構，老人也可以按下特定按鈕，一鍵告警。

而且，一系列政策措施的出臺，也加速了外骨骼機器人的推廣與應用：專項補貼助力外骨骼機器人2025年普及率達25%；多個省市將外骨骼治療納入醫保，外骨骼租賃服務納入長護險覆蓋等。預計2025年中國外骨骼機器人市場規模將突破50億元，2030年或達千億級。

“第二皮膚”將向何處演進？

盡管前景廣闊，但外骨骼機器人想要批量投入市場，還面臨著諸多關鍵挑戰。

成本居高不下是最大障礙。作為智能穿戴技術的“天花板”，外骨骼機器人集成了多種微型傳感器、驅動器、電腦及其外圍電路和復雜的控制算法。這種高度集成與復雜性也伴隨著高昂的元器件成本。

此外，為了追求輕量化、提高穿戴舒適性，外骨骼機器人往往選用昂貴的鈦合金、硬鋁合金等高強度輕質材料，這些材料的運用也讓外骨骼機器人的身價水漲船高。

其次是結構笨重，舒適欠佳。外骨骼機器人的骨架通常由金屬連桿構成，采用剛性結構設計，這導致其體積較大且有較大重量。而且，金屬連桿的剛性軌跡與肌肉柔韌運動相互干涉，迫使穿戴者改變自然步態。

續航能力同樣制約應用場景。受限于當前電池技術的能量密度以及自身的重量負擔，大多數外骨骼機器人系統陷入了“充電兩小時，工作一刻鐘”的尷尬境地。以美國伯克利大學研發的BLEEX外骨骼機器人為例，在背負30余公斤物品行走的情況下，其能量儲備僅能維持自身120分鐘的持續運作。這種“充電焦慮”導致設備難以滿足礦山、消防等長時作業需求，也推高了消費級產品的市場門檻。

因此，外骨骼機器人的未來演進方向主要體現在以下幾個方面：

• 智能化升級：控制系統將采用更先進的算法，能夠更精準地識別人體運動意圖，實現與人體的自然協同。例如，通過深度學習算法，外骨骼機器人可以根據用戶的運動習慣和身體狀況，自動調整助力模式和參數，提供更個性化的服務。

• 輕量化與小型化：碳纖維、鋁合金等高強度、低密度材料的應用，將使外骨骼機器人的重量進一步減輕，同時保持其結構強度和穩定性。這將提高用戶的舒適度和便利性，使其更易于穿戴和使用，也利于大眾消費市場的發展，目前已有企業計劃投放千元消費級外骨骼機器人。

• 能源系統優化：未來，將研發出更高能量密度的電池，如固態電池、鋰硫電池等，以延長續航時間。同時，混合供能技術也將得到進一步發展，如超級電容輔助的瞬時大功率輸出方案，可降低突發負載能耗，提高能源利用效率。

• 完善產業鏈：從零部件供應商到整機制造商，再到售后服務提供商，各個環節緊密合作，有利于形成完整的產業生態，也能降低生產成本，推動外骨骼機器人的大規模商業化應用。

• 標準化與規范化：包括產品的技術標準、安全標準、質量標準以及售后服務標準等，可以提高產品的質量和可靠性，保護消費者的權益，同時也將為企業的研發和生產提供指導。

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