外骨骼穿戴设备通过机械与算法增强人体力量,已在救援、工业及军事领域展现实用价值,正迎来快速普及。

在美国太平洋西北部的荒野中,西雅图山地救援队的队员们正佩戴着一种特殊的装备挺进山林。这种固定在腰部和腿部的动力辅助设备,能够在队员攀爬或背负重物时显著提升下肢力量,帮助救援人员在搜救失联人员时保持体力与速度。这种附着于人体的外部机械结构被称为人体外骨骼,它正从科幻构想逐步走向现实应用。

在工业与日常劳作领域,外骨骼设备的应用已日趋广泛。宜家很久以前就在仓库中引入外骨骼来辅助员工搬运重物,福特、波音以及马自达丰田也在部分生产线上采用了这项技术。在芬兰的一项救援与消防测试中,外骨骼被证明能够显著减轻特定任务中的肌肉负荷。2026年初,乌克兰军方也证实士兵在前线使用外骨骼协助搬运炮弹,测试表明穿戴设备后士兵不易疲劳,作业效率更高,且能更长时间保持战斗力。

穿在身上的机器人:外骨骼技术开启人机共生新时代
Hypershell 外骨骼被用于救援任务

目前,涵盖日常辅助、康复训练和体育锻炼的各类消费级与临床外骨骼设备纷纷涌现。全球外骨骼市场规模现已达到约5亿美元,预计到2030年代中期将翻两番。过去10年中,得益于机器人电机、传感器和控制系统成本的降低与普及,外骨骼技术取得了突破性进展。

穿在身上的机器人:外骨骼技术开启人机共生新时代
Nicholas Yagn的健身外骨骼专利

人类试图通过穿戴设备增强自身能力的设想由来已久。早在1890年,俄国自学成才的发明家 Nicholas Yagn 就获得了人体健身穿戴装置的专利。1919年,美国人 Leslie C. Kelley 申请了一项蒸汽驱动行走辅助设备的专利,这被视为早期动力外骨骼的雏形。到了1960年代末,融合电子控制系统的机械动力外骨骼相继问世,为此后商业与临床应用奠定了基础。

穿在身上的机器人:外骨骼技术开启人机共生新时代
宜家工人使用的 SuitX 外骨骼

现代动力外骨骼通常由轻量化机械框架和人体工程学固定件组成,附着于腰部、躯干或四肢。设备内部的执行器由电池驱动,将电能转化为机械力。内置控制单元结合传感器,能够实时感知穿戴者的运动状态并调节输出动力。例如,当穿戴者开始跑步时,外骨骼会加快辅助节奏,当感知到人体疲劳时,则会自动加大动力输出。

根据使用需求,外骨骼的辅助模式主要分为三种。第一种是力量增强,直接提升穿戴者的负载能力,常用于工厂搬运与重体力劳动。第二种是按需辅助,仅在人体需要时提供支撑,多用于康复训练。第三种是全机器人控制,由设备全面接管部分身体运动,帮助脊髓损伤等失去运动能力的患者恢复行走。

尽管前景广阔,外骨骼技术仍面临诸多挑战。目前大多数设备依赖传感器进行机械式反馈,未来若要通过大脑或肌肉信号进行直接控制,仍需解决侵入式接口与个性化校准等难题。此外,电池的重量与续航也限制着设备的便携性。不过,随着软体布料材料的研发以及人形机器人产业对电机和电池技术的推动,穿戴式机器人技术正迎来前所未有的发展机遇。

原文:https://arstechnica.com/science/2026/10/the-dawn-of-the-age-of-the-exoskeleton/