一人举起一辆车？外骨骼机器人，寄托了让人类成为神的梦想！

最近，现代汽车集团推出了一款可穿戴式机器人Vest Exoskeleton，并荣获红点设计奖。现代集团表示，这款VEX机器人应用了最新的技术，旨在为日常从事体力工作的生产线工人提供实用帮助。其中最显著的效果是，它能够助力工人举起一辆汽车。现代汽车集团计划在世界范围内推广VEX，以进一步提升生产效率和安全性。

在现实世界中，人类的行进速度相对缓慢，普通人每小时只能行走约24公里，而即使是世界纪录保持者Usain Bolt，其最快速度也仅为每秒12.3米。人类始终怀揣着梦想，渴望借助某种力量实现更快的行进速度。在历史长河中，人们不断探索和创新，寻找提高行进速度的方法。自行车作为人力推动的简单交通工具，是人类目前已知的一种加快行进速度的方式。许多电影导演和科幻迷们向我们展示了另一种可能性——外骨骼机器人。外骨骼机器人一直是科幻电影中人类驾驭力量的极限象征。

外骨骼机器人的发展与场景

外骨骼机器人的概念最早源于动物身上的外部骨骼，这些外部骨骼用于支撑和保护动物。与人类“内骨骼”不同，外骨骼机器人是一种能够保护自身并增强人类能力的可穿戴机电设备。从最初的单一穿戴电子类产品，外骨骼机器人逐渐发展成为电子、机械、仿生的跨界融合技术，成为一项面向未来的独特前沿技术。在应用领域上，外骨骼机器人已经发展到了包括增强（帮助康复）残疾人的可穿戴设备，主要用于帮助病人进行步态康复训练。目前外骨骼机器人一般可分为增强型外骨骼和康复类外骨骼。

外骨骼机器人的历史可以追溯到19世纪末。从研发到应用，外骨骼机器人已经走过了第一个百年。如今，外骨骼机器人不仅在领域有所应用，还在医疗、工业、物流等领域开始零星应用。一些领先的企业如美国的Ekso Labs、Barrett Medical、以色列的Rewalk、英国的Rex Blonics Limited、日本的CyberDyne以及松下的外骨骼机器人等都在此领域处于领先地位。其中，以色列的ReWalk公司由Amit Goffer博士主导设计，其产品在2014年获得了FDA批准，成为第一个获得FDA批准的外骨骼机器人产品。

技术与现状分析

目前，工业外骨骼机器人从技术路线上可分为机械助力外骨骼机器人和伺服驱动/电助力外骨骼机器人两类。新一代电助力外骨骼机器人如美国Sarcos公司的电助力外骨骼机器人已经问世。Sarcos研发了液压助力的大型外骨骼机器人，但由于重量和成本较高，目前仍无法普及。尽管许多人认为外骨骼机器人在工业应用中的实惠性尚不明显，但随着技术的不断进步和成本的降低，外骨骼机器人在未来的工业应用中具有巨大的潜力。松下在这方面较早进行了产业应用尝试，包括推出轻便版的外骨骼支架，并在背部、大腿、小腿到脚部的区域使用碳纤维材料支撑，配合传感器唤醒的动力马达，以实现轻松负重工作。美国的Ekso Bionics、suitX等也陆续推出了自家的工业用外骨骼机器人，其中Ekso Bionics公司的上肢外骨骼机器人EksoVest已经应用到福特汽车流水线的顶部作业。外骨骼机器人：从设计到应用，未来已来？

外骨骼机器人，一个跨越科技与医学领域的创新产物，其背后涵盖了整机设计、驱动器设计以及控制策略三大核心要素。其中，实现人机实时交互与控制无疑是最大的挑战。这种交互是如何实现的呢？通过陀螺仪、加速度计和肌肉电信号等方式，机器人感知人体的行为意图；接着，采用高级行为驱动等方式实现驱动；通过激光和超声等技术对外界环境做出判断。

目前，机器人获取人类意图的方式主要有两种：直接获取和间接获取。直接获取主要通过EMG数据、人与机器人之间的交互力等方式，而间接获取则是从外骨骼关节获取数据，估计操作者意图后放大运动效果。像Neuralink新公司所致力于的人脑与计算机的连接，也是获取操作者意图的一种前沿方式。

在国际舞台上，外骨骼机器人的技术比拼正如火如荼。而在国内，尽管外骨骼机器人更多仍处于研发阶段，但康复外骨骼机器人领域已经涌现出众多初创企业，如大艾、迈步、睿瀚医疗等。工业外骨骼机器人也在国内应需兴起，包括在汽车装配、物流行业的应用。

相对于手术机器人，外骨骼机器人在技术和市场应用上拥有更大的想象空间。手术机器人的技术研发门槛较高，属于3类医疗器械，在国内注册门槛和周期都很长。而外骨骼机器人则更适合创业公司开发，因此在中国的爆发并不奇怪。

在前沿技术领域，全球各大高校都在进行脑电研究，与外骨骼机器人相结合的方向非常前沿。我国康复医疗产业仍处发展初期阶段，大部分企业的精力主要集中在医疗外骨骼机器人的研发上。尽管如此，外骨骼机器人在多个领域已经展现出其潜力。例如，用于康复的腕关节、踝关节设备以及手部康复设备等已经获得各类医疗认证并投入到实际应用中。它们主要采取与医院合作的方式出租或出售产品。早期困扰外骨骼机器人的能源和控制问题仍然需要解决。随着锂电池等高效能源的发展，这些问题正在逐步得到解决。目前的外骨骼机器人外形多样，包括背带、手套、手指等多样形式，应用领域也涵盖了医疗、民用和军事等多个领域。甚至还有如意大利军方与实验室合作开发的增强型外骨骼科技树这样的项目衍生出奇特的分支应用领域。外骨骼机器人的发展面临诸多挑战和创新机遇。随着技术的不断进步和应用领域的拓展未来有望为人类带来更大的便利和惊喜。学术界长期对外骨骼技术持有一种异端的看法，认为只有真正对人类生活起到实质性辅助作用的创新才是有价值的。近期斯坦福大学的研究人员打破了这一观念，他们研发了一款电动外骨骼，回归到了外骨骼技术的初心——让奔跑变得更加轻松。这款设备能够提高跑步者的速度达10%，并有可能被应用于最后一英里的运输方式。

科学研究总是充满了无限的想象力与潜力。范德比尔特大学的阿曼达·苏特里斯诺和戴维·布劳恩在《科学进展》杂志上发表了一篇论文，描述了他们关于一种新型设备的构想。这种设备的设计初衷是为了大幅度提升人类的奔跑速度，几乎是自然速度的两倍。该装置是一种附在身体上的辅助设备，其工作原理在于利用弹簧储存能量。当人在空中跳跃时，腿部的动作会拉动弹簧，弹簧的拉伸会储存能量。一旦脚接触地面，这些储存的能量就会释放出来，与肌肉的力量相结合，使腿部产生更大的推进力，从而提高奔跑的速度。

这个令人振奋的构想仍面临挑战。目前，由于材料限制，特别是缺乏足够的能量储存材料，如碳纤维等，这个设备的实现还存在困难。

就当前的外骨骼机器人市场而言，其最可能的应用场景依然在医疗领域。特别是在不可逆损伤市场中，主要针对因肌肉、骨骼、神经、软组织损伤和老化导致行动不便的人群。针对手术原因导致的临时肌肉萎缩、智能康复人群的市场也具有潜力。

未来外骨骼机器人的主要市场一定在于消费级市场。例如，针对户外行走、徒步、爬山、攀登等轻应用场景，可以生产适用于膝盖、大腿、鞋子、手臂等单个部件形式的产品。这部分市场虽然目前无法确定具体参数，但潜力巨大。

随着科技的进步和材料的突破，我们期待外骨骼机器人的价格能不断下降，最终降至数万元甚至数千元的量级。当这一天到来时，市场无疑将迎来一个巨大的突破。而如果我们能够成功将外骨骼机器人融入日常生活，使其像普通服装一样普及，那么人类探索未知宇宙的梦想也许就不再那么遥不可及。