【黑科技】 人类最强外骨骼机器人，能打！能抗！能辅助！

外骨骼装置，这个被科幻小说和电影刻画成能让普通人瞬间一跳两米高，举起几百公斤重物的装置，只要穿上这身“盔甲”就能赋予人们无穷的力量，力大无比，堪比神人！

来呀~造作啊~飞起来呀~

图片来源：电影复仇者联盟

类似场景出现在《钢铁侠》、《明日边缘》、《流浪地球》等各类影视作品中。这些在电影中才能出现的情景如今在我们生活中其实已经有所实现。

外骨骼机器人

外骨骼机器人是融合传感、控制、信息、移动计算等为操作者提供一种可穿戴的机械机构的综合技术。

从形态来看，外骨骼机器人可分为大型外骨骼机器人和可穿戴式外骨骼。

从应用来看，目前外骨骼机器人主要应用于三个领域。一是军事领域，一个是医疗领域，还有就是最近几年才兴起的工业领域。

从技术发展情况来看，美、日两国在外骨骼机器人的研究上起步较早，研究成果和专利也更为丰富。

新兴工业领域应用

外骨骼机器人在工业领域可广泛应用于物流分拣、工厂生产、建筑搬运、石油勘探等多种场景，中国约有3400万从事重体力劳动的工人，潜在市场规模约为200至300亿元。

就工业制造领域而言，最受欢迎的是上肢外骨骼机器人，因为人体上肢的主要功能是抓取和推举等，设计上外骨骼机器人需要充分考虑肩、肘、腕关节、上臂、前臂和手掌等运动学元素。

外骨骼Guardian GT

臂长2.3米，7个自由度，灵活完成握拳、抬手、伸展等动作

其中代表产品由Sarcos的两款外骨骼Guardian GT和Guardian XO，它们是非常棒的第一批动力工业外骨骼。

其中一种是外骨骼套装，另一种则是遥控操作的机器人，适合在核反应堆之类的地方进行远程操作。

此外许多制造公司都在致力于应用外骨骼技术进行公司内部部署和工业改进。

MATE肌肉辅助机械外骨骼

柯马的MATE肌肉辅助机械外骨骼基于被动弹簧的系统来复制肩部的动态运动，从而减少疲劳，同时改善工人们的工作姿势。

因此，产品不需要电力，也不需要充电，而且它也更轻，更舒适。

军事领域应用

外骨骼机器人出现伊始是为了满足军方训练士兵的需要，最初基本都是在政府大力的资助下开展研发历程。

1965年，在美国国防部的支持下，通用电气公司与康奈尔大学合作研发的可穿戴式机械样机Hardiman，开启了助力型外骨骼机器人样机研发的先河。

通用电气公司的Hardiman可以提升1,500磅。

图片来源：创新科学博物馆Schenectady

2000年，美国国防高级研究计划局出资五千万美元用于外骨骼项目的研究和开发。随后伯克利为该项目研发出BLEEX样机。

不久，伯克利大学基于在BLEEX研究中的成果，后续研发了更加轻便简洁实用的HULC。

HULC采用液压驱动器进行驱动，使用两块3.6kg的锂电池作为动力源。产品净重24kg，其负重能力是BLEEX的三倍，达91kg，可供使用者以5km/h的速度连续行走3小时。

同时Raytheon公司研发外骨骼机器人XOS，而后进化到XOS 2代，以用于军事领域装备更新。

外骨骼机器人XOS

该装备第二代比第一代产品省电50%。穿上它可以轻松地做上千个俯卧撑。

轻而易举地举起200磅的物体而不会觉得累。一掌击穿3英寸（7.6厘米）厚的木板。

医疗领域应用

相较于以军事应用为背景研发外骨骼机器人的科研，从医疗领域入手，研究外骨骼机器人在助残、护理、劳动等领域的应用为目的科研则更具大众实用性。

值得一提的是日本筑波大学Yoshiyuki Sankai博士领导的科研团队开发了HAL系列外骨骼机器人。该机器人主要应用于医疗康复、残疾人助力、灾害现场救援等多种用途。于2008年进行了商业投产。

HAL系列外骨骼机器人

HAL目前已发展到第五代，HAL-5通过肌电传感器采集人体运动信息，通过电机实现驱动。产品重约15kg，动力源小巧、使用时间长。

Ekso Bionics则是由美国Ekso Labs公司设计的一款可穿戴的、通过电池供电的仿生机械腿，穿在身上后，它可以提供必要的支撑力，在双手手杖的辅助下，让人重新站立。

同时ReWalk也正在尝试医疗领域的新机会，Rewalk的目标就是让腰部以下瘫痪者重获行动能力。

ReWalk机器人由电机驱动的腿部结构、人体姿态感应装置和安装处理器与电源的背包组成，此外需要一副拐杖帮助维持身体平衡。

目前，外骨骼机器人公司有两种策略以帮助残障人士行走。

以色列的Rewalk 是“拐杖派”，代表了外骨骼机器人的一个方式，需要机器带着人走，而患者为了保持上肢的平衡，往往要拄着拐杖才可以行走。

而以日本Cyberdyne 为代表的“随动派”认为，人的行走意志应处于主导地位，其产品 HAL 通过搜集人体表面的肌肉电信号，来对机器人传达行走的意志，从而帮助人行走。

数十亿美元市场蛋糕不好分

中国产业信息网全球数据预估显示，到2021年，外骨骼市场价值规模将达到21亿美元，将以接近每年翻倍的速度增长。

巨大的增幅，资本的竞相追逐及技术更新迭代已经宣告了外骨骼技术做好了进入市场的准备。

以下是国内外主要外骨骼机器人公司情况，如有遗漏，请留言补充。

作为人口大国，外骨骼在中国将会有很大的发展空间。

在新契机的风口下，国内也涌现了一大批可圈可点的机器人。在市场方面，我国虽有一些上市公司和创企在做相关研究，并推出几款针对下肢恢复功能的外骨骼机器人，但目前为止还没有一家公司能够推出成熟的商业化产品。

以色列的Rewalk、日本的Cyberdyne、以及美国的Ekso目前已成为国际康复类外骨骼机器人三大主流企业。

三大制约因素阻碍发展

01、技术难点

一般外骨骼机器人本身控制系统有待提升，其智能化反馈同步较差，无法与使用者达成100%的同步率。

同时受困于其捆绑式的穿戴方法，其舒适感也有待提升。

最重要的是目前外骨骼机器人的电池续航能力仍有待考验，HAL5的续航只有160分钟、ReWalk的续航只有3.5小时。

02、研发成本高，售价贵，商用难

在研发方面，大部分外骨骼机器人企业都是背靠高校机器人研究中心，但大学的研究成果其实是非常有限的，如果最后做成工业生产设计的话，还是要企业自己来做研发和改进，因此企业的研发成本仍居高不下。

其次目前对外销售的个人用外骨骼机器人平均售价约10W美元，这对大众消费而言，比较昂贵。EKso Bioncs售价约7.5-15W美元；Rewalk外骨骼6.5-13.5W美元...这就导致了整个外骨骼商用化道路尤为艰难，尤其是在民事医用领域。

03、保险补贴难

获得保险公司的认可和补贴是外骨骼机器人快速普及和发展的重要因素之一。

因外骨骼机器人昂贵的价格，只有在保险公司补贴的情况下才能被更多人负担得起。尤其是在医疗行业，目前很少保险公司愿意进行此项补贴。

从科幻走向现实

通往成功这条路上，往往会夹杂着许多荆棘。想要一秒变身“钢铁侠”，目前似乎还难以实现。不过，科技总是在奔涌向前，随着新材料、新技术的不断出现，在不远的将来一定会有更高级智能人机交互、更加灵活舒适运动功能的外骨骼机器人产品投入市场，造福普罗大众。