穿上它，成为“钢铁侠”

沉舟舟

电影《钢铁侠》中，男主角穿上机械战衣化身超级英雄拯救世界；《流浪地球》里，刘启使用机械手臂拉开被封锁的铁门；《蝙蝠侠》中，布鲁斯·韦恩“变身”后与超人进行对决……这些科幻作品中使得主角们变强大的装备都是外骨骼机器人。

了解外骨骼

在聊外骨骼机器人之前，我们先了解一下什么是外骨骼。我们人类的皮肤是柔软的，支撑身体的骨骼被皮肤和肌肉包裹在我们体内。而常见的甲虫、螃蟹、虾等动物，体表都覆盖着一层坚硬的外壳，这层外壳就是外骨骼，是一种能对生物柔软内部器官进行支持和保护的外部结构，这些动物也叫外骨骼生物。螃蟹的外骨骼不但能保护它免受其他动物撕咬，它强有力的大钳子还能用作武器夹紧猎物。世界上最大的陆生螃蟹椰子蟹甚至能够徒手开椰子！

外骨骼机器人的应用

科幻电影中的外骨骼机器人上天入地无所不能，在现实中这项科技还远没有那么厉害，虽然在不断发展中，但仍然面临着较大的瓶颈，目前主要用于军事、工业和医疗领域。

军事上 外骨骼机器人能够增强士兵的负重能力，减轻负重压力和疲劳损伤。穿上外骨骼后，那些需要几个人抬的装备、武器，一个人就能扛起来；士兵在负重行走时感觉重物背在身上没什么重量，在长时间行军过程中不感觉劳累，大大提升了作战能力。

工业上 外骨骼机器人可用于物流分拣、工厂生产、建筑搬运、石油勘探等领域，辅助工人完成高强度和高危险度的工作，提高工人的工作效率，减轻负荷，降低身体受伤的风险。

医疗上 外骨骼机器人可以用于行走辅助。它能帮助瘫痪的人再次获得站立、行走的能力，也可以辅助中风患者慢慢学习如何行走。此外，外骨骼机器人也可用于上肢的康复训练，比如肌肉锻炼、恢复训练等。

外骨骼机器人的组成与功能

图中黑色的是下肢型外骨骼机器人，白色的是全身型外骨骼机器人，我们以后者为例，介绍外骨骼机器人的构造。

控制系统 相当于外骨骼机器人的大脑，用于处理传感器搜集到的信息，并及时做出判断，分析人的意图，再将指令发送给驱动器，让外骨骼机器人做出相应的动作。控制系统通过各种算法来优化控制，AI（人工智能）技术也被用于外骨骼机器人的研究，进一步提升人机交互的协同性和安全性。

驱动系统和机械结构 驱动系统接收控制系统的指令，带动机械结构执行相应的动作。驱动系统和机械结构的好坏直接决定着机器人性能的好坏。就像大力士和瘦子掰手腕，他们的大脑同样发出了掰手腕的指令，但实际上大力士的身体条件是远远超过瘦子的，谁胜谁负显而易见。机械結构主要就是外骨骼的一些杆、关节、轴、轴承、背板之类的零部件。

供能装置 供能装置主要有蓄电池或小型发动机。蓄电池没有噪声，很可靠，但是重量大，续航时间短。小型发动机补充燃料方便，续航能力强，但噪声大发热量大。目前还有将燃料电池用于外骨骼机器人供能的方案，燃料电池既没有噪声也不会发热，同时能够大幅增强续航能力，但它的结构更复杂，成本高，寿命也相对短。

传感系统 在外骨骼机器人身上，常用到的传感器有位置、角度、加速度、压力、扭矩等物理传感器，以及采集肌电信号的生物量传感器。

这是最重要的一个部分，为什么这么说呢？因为外骨骼机器人并不像扫地机器人一样，我们只需要给它简单的指令或者在遥控器上按一下按键它就能正常工作，外骨骼机器人需要穿戴在人身上，做到“人机合一”。而以目前的科技水平，人还不能通过“脑机接口”将思维直接传达给机器人，因此就需要传感器随时搜集和捕获人体的运动信息，揣摩人的意图。比如当你想抬起一件重物的时候，外骨骼机器人通过传感器获取你的动向，在适当的时候助力你实现这一动作，而不需要你说话或者按开关。