今年,来自美国西雅图山地救援队的成员正在使用一种不寻常的设备.
不寻常的设备在美国西北太平洋地区的荒野地区进行探险他们在自然环境中进行徒步,
这样的设备被称为外部骨骼。它们固定在身体上,以创建一个外部机械结构——或“外部”。这种驱动结构可以增强使用者的身体能力。
在需要高强度体力劳动的工作中,工人越来越多地使用这些设备来完成艰巨的任务。瑞典家具零售商IKEA已经开始使用SuitX exosqueleto几个世纪以来,他们帮助仓库员工处理重物。福特,博英此外马自达和丰田此外,他们也在一些生产线上采用了这项技术。
芬兰,一项最近的项目ExoPELA评估外骨骼是否可以减轻肌肉负担和在搜救和消防工作中产生的压力。该项目证实明显的益处在某些实际任务中对用户
2026年初,乌克兰军队披露他们的士兵正在使用 Hypershell 战甲在前线协助运送炮弹。根据测试结果,使用这些设备的士兵“感到更少疲劳,工作效率更高,并能更长时间保持战斗能力”,据《报》报道乌克兰真理报3 月
各种医疗和消费设备,设计用于日常辅助, 康复以及体育锻炼,也已提供一些 预估目前评估该行业的总收入约为 5 亿美元(约 25 亿雷亚尔),预计到 2030 年代中期,该收入可能翻倍或三倍。
在过去十年里,外骨骼技术取得了显著进展。这主要归功于机器人、传感器和控制系统的可获得性和成本降低。但利用类似外骨骼的装置来增强人类性能的概念可以追溯到很久以前。
其中一个最早的概念是于 1890 年被尼古拉斯·亚格(俄罗斯自学发明家)申请专利,他设计了一种用于锻炼的穿戴设备。 1919 年,美国人莱斯利·C·凯利获得了蒸汽驱动装置的专利旨在辅助行走的,最早的动力外骨骼概念之一。

在 20 世纪 60 年代末,有机器人外骨骼包含电子控制系统已经开发随着时间的推移,外骨骼的研究和开发迅速发展,从而产生了各种具有商业和临床应用的设备。
它们是如何工作的
exosqueleto可以产生力量,使使用者更强壮、更快或更不易疲劳。
某些设备还能提高动作的精确性和灵活性或帮助改善整体姿势。有些设计旨在将人类的能力提高到通常无法达到的水平。而另一些帮助患者身体功能受限
现代和主动的机器人外骨骼通常由轻质机械结构和人体工程学附件组成,这些附件固定在人体上。它们通常固定在躯干、腰部和上肢或下肢。
例如,在乌克兰战争中使用 Hypershell 设备,固定在用户腰部和大腿上,以辅助臀部和下肢的屈伸运动,并增强下肢的运动能力。 IKEA 使用的 SuitX 设备固定在躯干和上肢上,以支撑背部和肩膀。
大多数驱动式外骨骼的机械部件称为驱动器将电池中的电力转换为机械运动,产生力量,帮助或增强身体的运动。
驱动器由内置在外骨骼中的控制单元协调。它们定义外骨骼运动的轨迹以及它对用户身体施加的力量。设备如何移动以及以多大的强度移动,将取决于任务和用户的状态——设备使用传感器来确定需要什么。
例如,如果用户开始跑步,外骨骼将加速其支撑运动。如果它注意到用户开始感到疲劳,它可以增加功率以进行补偿。
控制单元通常预先编程为特定任务,尽管现代外骨骼变得越来越适应。一些均配备了算法,这些算法可以从用户的实际工作行为中学习,以帮助他们更好地完成任务。
然而,由外骨骼提供的辅助通常分为三类。
功率提升提高用户施力的能力。这在辅助外骨骼中很常见,例如IKEA和乌克兰正在使用的外骨骼。
已经配置为根据需要提供辅助或者根据需要提供耐力仅在必要时提供对身体的支持。这种配置通常用于康复设备,以帮助用户训练身体恢复失去的能力。
最后,还有完全机器人控制,在这种情况下,外骨骼完全控制身体的一部分。这通常用于那些失去某些运动功能的人。例如,一个用于下半身的外骨骼可以使用完全机器人控制,使脊髓损伤患者能够行走。
这些工作方式可以组合和根据特定任务、环境和用户需求进行调整。
未来会怎样?
目前,大多数人机外骨骼依赖传感器反馈来确定其行为,并且完全是机械式的。但未来,人机外骨骼可能会通过用户的肌肉或大脑信号来操作。研究正在探索这一可能性,但这仍然是一个挑战。使用这些信号可能需要侵入式的大脑接口以及针对每个用户的广泛校准和适应工作。
能源也是一个当前挑战。电池需要与人机外骨骼集成并定期充电。这带来了重量和尺寸的限制,从而影响了实用性。然而,电池的能量密度正在不断提高。
新材料也在扩大了可能性的范围。正在开发由柔软的织物或类似于橡胶的材料制成的外骨骼,这些外骨骼可以与服装、鞋子或防护设备集成。
研究关于 1960 年代和 1970 年代的人体外骨骼,为早期具有双足人形机器人的开发做出了贡献。 如今,对人形机器人的兴趣正在加速执行器和电池的开发。 这是一个循环,这些进步应该推动未来人体外骨骼的技术。

伊尔达·法克哈丁诺夫不提供咨询,工作,拥有股票或从任何可能从本文中获利的公司或组织获得资金,并且他没有透露任何重要的联系,除了他的学术职位。
