现实版的“钢铁侠”，或许并不像漫画和电影里那样拥有惊人的力量，但对于截瘫、偏瘫、脑瘫患者来说，犹如天助。未来约在2023-2025年，将实现自适应运动功能研发的自适应行走外骨骼机器人，帮助行动不便的老年人或残疾人自主独立行走。

1、外骨骼机器人在面临着爆发的瓶颈问题

外骨骼机器人在原理上并不复杂，像人体一样，外骨骼机器人主要由机械骨架、控制中枢、驱动系统三大核心部件构成。

无论是在《钢铁侠》《明日边缘》等科幻影视作品当中，外骨骼机械甲的人类获得巨大力量和战斗力，还是《流浪地球》中救援队员轻松提起数百公斤重“火石”，这些场面给了许多人信心。当下对外骨骼机器人的热捧与20世纪非常相似，构想非常美好，但外骨骼机器人改变不了运动核心依然是人这一现实。

但国内外骨骼机器人依然同样面临着爆发的瓶颈问题。因为就外骨骼技术体系而言，与20世纪相比如今没有太多根本性革新。

一直以来，外骨骼机器人的核心在于以更精简的结构实现更强大的动能，可以说是一个人类能力放大器。但21世纪以来飞速发展的计算机技术、传感技术、材料技术并没有对外骨骼产品带来变革性影响。

即便加入了能捕捉外界信息的多类型传感器，提高了功能性，但其根本性的机械、控制、驱动三大问题没有因此得到解决。

例如在机械系统上，外骨骼的结构样式没有太多设计革新。目前动力输出持续度依然和产品体积以及穿戴面积正相关，不够小型化、轻量化导致穿戴久了仍然会出现肌肉不适等问题。

又例如在控制和驱动系统上，各家企业还是需要将电机、控制电脑等多个系统实现分布式集成。如果加上电池组和传感设备，外骨骼长期系统稳定性以及灵活性很难保证。

目前整个机器人行业都试图通过机械原理还原甚至超越人类，但例如实现高的自重比这一条都还远远没能实现。

类似机械、控制、驱动问题无法很好解决，应用领域因此很难实现大范围突破，公摊成本高也进一步导致价格居高不下。

这也阻碍了外骨骼机器人在消费级民用化市场爆发。

2、外骨骼机器人在医疗场景的机遇

综合国外几家上市企业的经营方向来看，医疗场景或许是当前一个外骨骼机器人最为合理的切入口。有固定且较结构化的环境，对成本敏感度不高，在医院和疗养院等场景下，外骨骼机器人的商业价值无疑更容易体现。

例如2018年国外上市公司Ekso Bionics，其主要产品EksoGT就是在医疗领域大获成功的典型。在公司销售的几款外骨骼产品意外在医疗领域大获成功后，其产品定位和设计就瞄准了如何帮助中风患者康复。

2018年，Cyberdyne就开始在外骨骼系统中大范围加入传感器，相对应其提出最为知名的技术是意图感知。意图感知的实现方式也有多种，目前学术界仍然存在不同路线的尝试。

Cyberdyne主要是通过传感器检测从患者的大脑发送到患者肌肉的生物电信号，从而与患者的运动（或意图运动）配对，以增加强度和稳定性。而Cyberdyne公司的花费二十多年所研发的外骨骼动力服HAL，也是针对的医疗复健领域，用于帮助下肢残疾的患者更好行走。

3、软件成为外骨骼机器人企业竞争的核心

目前，除了在整体机械结构、驱动模式、控制技术、算法、材料等技术模块持续优化外，软件也成为外骨骼机器人企业竞争的核心。

可以说，对机械产品而言，软件也是核心技术，而且是比硬件更重要的核心技术。因为作为以人为核心，从用户视角出发的产品，未来必然需要不断优化体验感。

除了等待在自动化、机械工程、脑神经、材料等科研领域出现一些能优化外骨骼机器人硬件的先进成果外，强化软件和服务可以说是一条捷径。

用户反馈数据往往是软件开发的重要基础之一。为了获取更多数据，外骨骼机器人公司很多也横向扩展到各类医疗设备。

例如Hocoma AG就从原先的Lokomat这一全自动机器人步态评估训练系统，深入到了Erigo 卧式踏步训练系统、Armeo上肢康复机器人等多个医疗康复器械产品种类。

此外，Hocoma AG公司更是还尝试了一种模块化的方式，用于配套外骨骼设备，在运动的过程中记录脊柱活动度。

例如Bionik公司就在2017年开发出世界上第一款将硬件与亚马逊Echo平台结合的智能外骨骼ARKE。

用户可以对亚马逊的家庭自动化虚拟助理 Alexa 发出简单的语音指令，从而控制ARKE设备，帮助用户实现起身等动作。

Bionik 公司的外骨骼产品也主要应用于医疗和康复领域。其主要向患有神经障碍的患者提供智能行动设备，让截肢、瘫痪等患者恢复站立及行走的能力。

4、我国的第一个外骨骼机器人

北京航空航天大学帅梅与团队一同研发了我国第一个外骨骼机器人。作为我国康复机器人持续原创研发者，这个团队研发的外骨骼机器人，被选为2022年北京冬季残奥会火炬传递及火炬汇集代表，在全世界面前展示了中国科技给残障人士生活带来的改变。

帅梅说，研发团队目前拥有5个系列9款不同的外骨骼机器人产品，训练超百万人次。

“他走的汗都出来了，我也看的汗都出来了”

她还记得，第一位使用她研发的外骨骼机器人的，是一位脊髓损伤者。在穿上外骨骼设备之前，对方已经14年无法行走了。通过医院的介绍，这位患者被送到了帅梅面前。

四五个小时过去，研究团队试着让这位患者穿上外骨骼设备，迈出第一步。

那是在北航的一间实验室里，不到十米的距离，这位患者终于挪动了十几年没有抬起的双腿，在可穿戴设备的帮助下，一步一步，走完了这段路。

“把成本降下来，才能帮助更多的人”

作为研发者，帅梅见证过许多患者，在外骨骼机器人的帮助下一步步走向康复。这其中，有的使用者因为不能动，患有骨质疏松，身体状况非常差，甚至出现肌肉萎缩，相比于正常人甚至老年人都差很多。

中枢神经损伤的治疗，在医学上一直是难题。在外骨骼机器人的帮助下，穿戴使用者通过训练，用设定的仿生行走步态，在真实地面行走。这能够促进运动功能恢复，调动穿戴使用者全身的关节肌肉运动，增强肌力、躯干控制能力、平衡和协调运动能力，同时也能增进神经系统的协调性。

这一外骨骼机器人，主要用于行走能力有一定障碍但并未完全丧失行走能力的残疾人，可以增强使用者肌肉的剩余力量，帮助身体恢复机能。帅梅也提到，针对完全失去行走能力的残疾人，团队开发出了被动式的智能外骨骼机器人。

降低成本是这个团队的下一步研究方向之一。“还是需要把成本降下来，才能帮助更多的人。”帅梅说。

美国医学科学院外籍院士、中国康复医学领头人励建安教授有过这样一个评价：对于失去站立或行走功能、或行走功能减弱的截瘫、偏瘫、脑瘫、老年人等，外骨骼机器人具有过去无法实现的效果。

文章来源： 机器人大讲堂，中国青年报