穿上它，成為“鋼鐵俠”

沉舟舟

電影《鋼鐵俠》中，男主角穿上機械戰衣化身超級英雄拯救世界；《流浪地球》里，劉啟使用機械手臂拉開被封鎖的鐵門；《蝙蝠俠》中，布魯斯·韋恩“變身”后與超人進行對決……這些科幻作品中使得主角們變強大的裝備都是外骨骼機器人。

了解外骨骼

在聊外骨骼機器人之前，我們先了解一下什么是外骨骼。我們人類的皮膚是柔軟的，支撐身體的骨骼被皮膚和肌肉包裹在我們體內。而常見的甲蟲、螃蟹、蝦等動物，體表都覆蓋著一層堅硬的外殼，這層外殼就是外骨骼，是一種能對生物柔軟內部器官進行支持和保護的外部結構，這些動物也叫外骨骼生物。螃蟹的外骨骼不但能保護它免受其他動物撕咬，它強有力的大鉗子還能用作武器夾緊獵物。世界上最大的陸生螃蟹椰子蟹甚至能夠徒手開椰子！

外骨骼機器人的應用

科幻電影中的外骨骼機器人上天入地無所不能，在現實中這項科技還遠沒有那么厲害，雖然在不斷發展中，但仍然面臨著較大的瓶頸，目前主要用于軍事、工業和醫療領域。

軍事上 外骨骼機器人能夠增強士兵的負重能力，減輕負重壓力和疲勞損傷。穿上外骨骼后，那些需要幾個人抬的裝備、武器，一個人就能扛起來；士兵在負重行走時感覺重物背在身上沒什么重量，在長時間行軍過程中不感覺勞累，大大提升了作戰能力。

工業上 外骨骼機器人可用于物流分揀、工廠生產、建筑搬運、石油勘探等領域，輔助工人完成高強度和高危險度的工作，提高工人的工作效率，減輕負荷，降低身體受傷的風險。

醫療上 外骨骼機器人可以用于行走輔助。它能幫助癱瘓的人再次獲得站立、行走的能力，也可以輔助中風患者慢慢學習如何行走。此外，外骨骼機器人也可用于上肢的康復訓練，比如肌肉鍛煉、恢復訓練等。

外骨骼機器人的組成與功能

圖中黑色的是下肢型外骨骼機器人，白色的是全身型外骨骼機器人，我們以后者為例，介紹外骨骼機器人的構造。

控制系統 相當于外骨骼機器人的大腦，用于處理傳感器搜集到的信息，并及時做出判斷，分析人的意圖，再將指令發送給驅動器，讓外骨骼機器人做出相應的動作。控制系統通過各種算法來優化控制，AI（人工智能）技術也被用于外骨骼機器人的研究，進一步提升人機交互的協同性和安全性。

驅動系統和機械結構 驅動系統接收控制系統的指令，帶動機械結構執行相應的動作。驅動系統和機械結構的好壞直接決定著機器人性能的好壞。就像大力士和瘦子掰手腕，他們的大腦同樣發出了掰手腕的指令，但實際上大力士的身體條件是遠遠超過瘦子的，誰勝誰負顯而易見。機械結構主要就是外骨骼的一些桿、關節、軸、軸承、背板之類的零部件。

供能裝置 供能裝置主要有蓄電池或小型發動機。蓄電池沒有噪聲，很可靠，但是重量大，續航時間短。小型發動機補充燃料方便，續航能力強，但噪聲大發熱量大。目前還有將燃料電池用于外骨骼機器人供能的方案，燃料電池既沒有噪聲也不會發熱，同時能夠大幅增強續航能力，但它的結構更復雜，成本高，壽命也相對短。

傳感系統 在外骨骼機器人身上，常用到的傳感器有位置、角度、加速度、壓力、扭矩等物理傳感器，以及采集肌電信號的生物量傳感器。

這是最重要的一個部分，為什么這么說呢？因為外骨骼機器人并不像掃地機器人一樣，我們只需要給它簡單的指令或者在遙控器上按一下按鍵它就能正常工作，外骨骼機器人需要穿戴在人身上，做到“人機合一”。而以目前的科技水平，人還不能通過“腦機接口”將思維直接傳達給機器人，因此就需要傳感器隨時搜集和捕獲人體的運動信息，揣摩人的意圖。比如當你想抬起一件重物的時候，外骨骼機器人通過傳感器獲取你的動向，在適當的時候助力你實現這一動作，而不需要你說話或者按開關。