外骨骼：人体安全的“保护神”

编译李忠东

外骨骼：人体安全的“保护神”

编译李忠东

据调查，在全球各地工厂、装配线和配送中心工作的员工中，有数百万因承受着与肌肉相关病痛而苦不堪言的从业者。由于需要不停地弯腰或蹲伏，有的落下了严重的腰、背和膝关节疾患。外骨骼指的是一种能够对生物柔软内部器官提供构型、建筑和保护的坚硬外部结构。这种可穿戴机器最早出现在科幻小说和电影中，近年来显身于一些实验和真实情境中。

“无形座椅”安全舒适

如果有一天你在公交车上或地铁里看到有人采用半蹲的姿势，不要以为对方在见缝插针地“练功”，实际上其处于坐着休息的状态。他们使用的是瑞士苏黎世初创企业Noonee 公司一款名叫“无形座椅”（ Chairless Chair）的新产品，让人不用带着椅子就能够随时随地坐下来。这款“不是椅子的椅子”其实可以算作一款外骨骼装备，穿戴在身上之后很服帖，如同身体额外长出的骨头一样，一经公布就备受关注。

使用“无形座椅”不需要接触地面，佩戴者用腰带将其固定在臀部、大腿及脚后侧，平时不影响走路。累了的时候只需弯曲膝盖，降低到想坐的位置，然后按下激活按钮，上下支架会锁定到一个支撑的位置，就可以坐在屁股上的坐垫上休息。特别值得一提的是，使用者想怎么坐就怎么坐，能根据自己的习惯和需求调整坐姿。休息好了想站起来，也是按一下按钮。6伏电池一次性充电，可提供8小时不间断的工作效能。

“无形座椅”以苏黎世联邦理工大学生物模仿机器人研究所发明的研究成果为基础，与机器人技术相结合研究而成。整体框架使用铝和碳纤维材料，重量大约2公斤。利用一个便携的可调阻尼器来承受使用者的重量，以减轻腿部肌肉和关节的负荷。身体重量被导向鞋后跟，而无形座椅与鞋跟相连，穿着它到处走动不会感到很重。由于运用了人体工程学的设计原理，将椅子的重量均匀地分布到腿上，因此对走路没有什么影响，该怎么走就怎么走，甚至穿着它跳舞也没有问题。

△ 工作起来更加舒适

在谈到“无形座椅”的设计创意时，Noonee 公司首席执行官基斯·古鲁拉表示和自己早年的经历有关。他12年前读书时曾在英国一家工厂的包转流水线做暑期工，每天都要站着工作十几个小时，很少有时间可以坐着休息，感觉很累。

“大部分工人几乎没有休息时间，工厂很少为他们提供太占地方的座椅。人体下肢会因为连续站立数小时而严重不适，于是想到了随身绑上一把不显眼的椅子。”古鲁拉在接受采访时表示，“如果拥有这样的椅子，尽管在拥挤不堪的火车车厢里，旅途仍然会变得更加舒适。对于零售商店的柜台服务员、采摘水果的农民和手术室里的外科医生等其它职业的工作者，给他们配一张椅子不切合实际，而‘无形座椅’是最合适不过的了。”

经过十几年的努力，Noonee 公司的研究人员终于开发出可以解决这个问题的“无形座椅”。产品采用了一种可穿戴的机电一体化系统，就像一副可活动的骨架，让人们可以在任何地方想坐就坐。“无形座椅”的目的在于疲劳时可提供重量支撑，而不是连续地承担重量。有了这款产品，工人既能保证生产效率，同时也不会那么容易感到疲惫了，毕竟累了就能坐着休息休息。

△ 帮助残疾人站立行走

△ back X 能分担66% 的工作量

“无形座椅”目前还没有投放市场，Noonee公司将首先在宝马和奥迪等汽车公司的生产线员工中测试该产品。在未来的更新换代产品中，古鲁拉计划将“无形座椅”变得更加智能化，无需使用者按按钮，产品就可以自动感知使用者的意图。

MAX模块保护身体

美国加州伯克利市初创公司SuitX公司和加州大学伯克利分校的机器人及人体工程学研究室一起，设计和制造了外骨骼机器人“凤凰”（SuitX Phoenix），能够支撑起残疾人身体并且帮助站立行走。在一次越野骑行中，桑切斯意外失去了双腿。他被送到SiutX公司一个半小时后，“凤凰”机械骨骼套件让他重拾自信，获得了与正常人一样自由行走的能力。

这套外骨骼采用了多部件组合设计，每一个部分可以自由调整，无论用户高矮胖瘦，都能提供最为合适的规格。“凤凰”内置电机，可帮助用户矫正运动姿势，步行速度达到每小时1.8公里。它内置充电电池，每次充满电后的续航时间为 8 小时。在对应的 APP上，还可以监测使用者的健康数据。

“凤凰”可以称之为目前最先进的外骨骼机器人，整套重量仅为12.25公斤，可以按照个人不同的需求进行私人定制。它于 6年前开发出来，去年3 月上市，售价 40000 美元（大约合27.56万人民币）。尽管还有待改善，但这样的设计给残疾人带来了温暖与希望。

提到外骨骼，我们常常会想到它帮助残疾人重获新生，但实际上，外骨骼的用途非常广泛。对于建筑工人或者其他从事重体力劳动的人，过度劳累会严重损害身体，而外骨骼能够大大减轻工作强度。SuitX公司新上市的 MAX 就是专为体力劳动者设计的外骨骼。它包括支撑背部（backX）、支撑腿部 （l e g X）和支撑肩部（shoulderX），可以分担重量，减少肌肉损伤，并增强舒适感。用户几分钟就可以学会如何使用这些模块，根据工作需要随意组合，一分钟内就能装备完毕。

外骨骼的存在不是为了彰显自身，而是帮助工人强化自己的身体，MAX 的三个模块提供了一个轻量化的简单方案，解决工人过度劳累的问题。其中legX拥有计算能力，能够感知工人弯腿的角度，并提供相应的支撑。backX 和 shoulderX完全机械化，主要是分担工人承受的重量。在外骨骼的帮助下，工人还能够举起更重的物品。目前，MAX 的价格并不便宜，backX和 shoulderX 的售价都是 3000 美元，而 legX 的售价是 5000 美元。

“我与美国和日本的工人进行了大量交流，聆听他们的建议，不断修改外骨骼的设计，与此同时还在加州伯克利分校的实验室里进行了测试。通过研究发现，backX 能够分担工人 66% 的工作量。” 加州伯克利分校机械工程教授兼SuitX 创始人和首席执行官霍麦扬·卡扎鲁尼灵表示，“对于那些想要保护工人，或者避免医疗赔偿的公司来说，MAX 无疑是一个好东西。现在有一些工厂以及码头、建筑工地、仓库等工作场所定购了 MAX，飞机制造商波音公司也是客户之一。”□

责任编辑 / 周洋 / 1026414103@qq.com