# 你所憧憬的酷炫外骨骼，在现实中可能还只是搬砖工具 - 作者：木斯 - 发布时间：2019-08-16 15:02 - 分类：产品 - 原文：https://www.ifanr.com/1248661 ![](https://s3.ifanr.com/wp-content/uploads/2019/08/exoskeleton3x2760.jpg) 尼古拉斯·戈茨（Nicholas Gotts）是福特汽车公司的一名员工，过去 6 年里，他几乎每天都在福特旗下的野马跑车装配线上忙碌，干得最多的事情就是拧螺丝。 在汽车流水线上，员工们大多会使用工业级的电钻机，站在汽车底盘下方，将电钻机举过头顶，才能把螺丝固定到框架内。[这个动作戈茨每天大概要做 500 次](http://google.com/search?q=exoskeleton+battery&newwindow=1&ei=41RVXfahNZi5wAO4w)，这也使他早早患上了腰肌劳损。 但从去年开始，戈茨在装配线上动作变得轻快许多，也不像以前一样做一刻就要停下来歇一歇。 ![](https://s3.ifanr.com/wp-content/uploads/2019/08/Inside-Ford.gif) 秘密在于戈茨身上那套特殊的工作背心：它的主体是一块金属背板，由两侧的肩带和腰间的环形臀带所支撑，与之相连的管状支架则从后背一直延展到双臂两端。 因为其构造和设计和人体骨架相似，这种奇怪的装置也有一个更形象的名称，叫做「外骨骼」。 ![](https://s3.ifanr.com/wp-content/uploads/2019/08/Apparatus-for-Facilitating-Walking-US440684-p1-2.jpg) ▲ 1890年，俄罗斯发明家 Nicholas Yagn 设想的辅助行走装置图。 自蒸汽时代起，[一名俄罗斯人](https://patents.google.com/patent/US440684)就曾萌生过「用外置骨架配合压缩气囊的方式来改善人类运动力」的想法，但当时并未集成供电系统，反而需要由人自己花力气来操作，动力没多少，负担倒是重了许多。 ![](https://s3.ifanr.com/wp-content/uploads/2019/08/6_198650.jpg) ▲60 年前，通用电气公司应美国军方要求开发的外骨骼装甲。图片来自：[Baomoi](https://baomoi.com/syria-noi-thu-nghiem-sieu-chien-binh-nga/c/18707041.epi) 到了上世纪 60 年代，真正意义上内置了动力系统的外骨骼设备才出现。当时，通用电气公司应美国军方要求，开发了一套名为「[Hardiman](https://www.ge.com/reports/post/78574114995/the-story-behind-the-real-iron-man-suit/)」的增强型装甲，号称能让使用者举起近 700 公斤的重物——相当于举起一头水牛。 ![](https://s3.ifanr.com/wp-content/uploads/2019/08/15_Commercial_Exoskeletons_in_2015.jpg) 然而，历经 60 年，大部分人对外骨骼的认知仍然只停留在电影和游戏作品之中，它们满足了少数人对超能力的想象，却更像是一个被娱乐化的产品。 而在现实世界，这个看似能赋予人体奇特能力的设备，却并没有那么令人瞩目。 ### 因外骨骼而改变的医疗、工业和军事领域 在收到福特汽车的订单前，Ekso Bionics 公司已经获得了打开医疗市场的钥匙。 [2012 年](https://www.govtech.com/products/Are-Wearable-Robots-the-Future-of-Manufacturing.html)，Ekso Bionics 推出首款外骨骼支架设备 [Ekso GT](https://www.fastcompany.com/1822791/eksos-exoskeletons-let-paraplegics-walk-will-anyone-actually-wear-one)，开始与当地的神经康复中心合作，让截瘫患者和其它行动不便的病人能够重新获得站立能力，或是用于步行训练。 ![](https://s3.ifanr.com/wp-content/uploads/2019/08/Walk-with-the-Ground-.gif) ▲ *截瘫患者*使用 Ekso GT 用于步行训练。图片来自：[RoyalBucksHospital](https://www.youtube.com/channel/UCXANlnvN3KwLOy1aPLIkkuw) 整套设备由铝合金和钛合金构成，虽然重量高达 20 公斤，但由于独立的支撑结构，以及连接的金属支架，重量会转移到最底部的脚板上，所以穿戴者并不会有明显的负重感。 同时，腿部和膝关节的传感器还会检测患者的运动能力，再通过电动马达来施加外力，帮助患者双腿移动。 ![](https://s3.ifanr.com/wp-content/uploads/2019/08/Ekso-Bionics.jpg) 四年后，这款设备拿到了美国 FDA 食品药品管理局的许可，意味着 Ekso GT 能够名正言顺地用于治疗脊椎受损或中风患者。 Ekso Bionics 的创始人 Russ Angold [回忆说](https://spectrum.ieee.org/the-human-os/biomedical/bionics/ford-assembly-line-workers-try-out-exoskeleton-tech-to-boost-performance)，在医疗领域崭露头角后，便开始有人向他咨询，是否有面向工人的外骨骼设备，而福特便是其中一家。 > 「他们问我，既然瘫痪的人可以重新走起来，那么你们能用同样的技术，让工人变得更强壮吗？」 事实上，但凡是那些需要举起手臂，并长时间保持一个姿势工作的人——比如要肩扛巨大器材的摄影师，餐厅里的上菜员，或是精密仪器维修的电工等，都或多或少存在手臂和肩部肌肉的劳损，甚至会蔓延到背部和腰部，对日常生活造成影响。 ![](https://s3.ifanr.com/wp-content/uploads/2019/08/2bP4pJr4wVimqCWjYimXJe2cnCgnARKZMD75GHgzKHg.jpeg) ▲ 福特汽车流水线上使用的 EksoVest 外骨骼。 为了降低这种长期重复作业后造成的身体损伤，自 2017 年起，福特汽车公司开始与 Ekso Bionics 合作，在美国两家工厂测试新的工业用外骨骼设备「EksoVest」，一年后，[这种装置适用范围扩大至福特在全球的 15 个地区工厂](https://www.engadget.com/2018/08/07/ford-exoskeletons-eksovest/)。 如今，福特已不是唯一一家将外骨骼设备运用到工厂装配线上的公司。在加拿大胡士托市的丰田汽车工厂中，同样有近 200 名工人同样在使用 Levitate 公司的「Airframe」外骨骼来协助超声波焊接的检测工作，而宝马和波音公司的流水线上也有类似产品的身影。 ![](https://s3.ifanr.com/wp-content/uploads/2019/08/342.jpg) ▲ 日本 Cyberdyne 公司研发的 HAL 外骨骼也已经在医疗领域使用多年。 可以说，对于那些想要保护工人，提高效率，并避免出现巨额医疗赔偿的工厂来说，这些外骨骼无疑是个不错的帮手。 ![](https://s3.ifanr.com/wp-content/uploads/2019/08/airframe-back-levitate-gift_1.jpg) ▲ Levitate 公司开发的「Airframe」外骨骼。 [工人尼克·范德巴恩（Nic Vanderbaan）就表示](https://www.wsj.com/articles/industrial-exoskeletons-give-workers-a-lift-11547730001)，41 岁的他已经很难脱离外骨骼去工作，这就像有人在帮他托起手臂并保持固定，而如果他想把手垂下来，这种托力也会渐渐消失。 > 「它不会让你获得超人般的怪力，但却能减轻你的工作负担。一旦习惯后，你就会把这些金属支架视为自己身体的一部分。」 至于在军事领域，外骨骼的相关研究则会更早，各大国一直都在加强对外骨骼的研究力度。如今很多民用领域的外骨骼技术，比如前文提到的 Ekso Bionics，本身也有非常深厚的军方背景。 ![](https://s3.ifanr.com/wp-content/uploads/2019/08/5a1c5eddf914c31d008b649a-1536-768.jpg) 目前，知名军工企业洛克希德马丁公司开发的 ONYX 外骨骼系统，正计划在今年下半年交付美军进行野外测试。它的目的并非是增强战斗能力，而是减轻使用者腿部和背部的负荷，[中国同样展示过类似的原型产品](http://mil.news.sina.com.cn/jssd/2018-01-21/doc-ifyqtwzv4411158.shtml)。 ![](https://s3.ifanr.com/wp-content/uploads/2019/08/Army.gif) 此外，美国陆军实验室也在探索「[第三臂](https://gizmodo.com/the-u-s-army-is-exploring-mechanical-third-arms-and-ex-1826639557)」的概念，即使用外挂的小型机械臂来作为武器支架，缓解士兵的肌肉疲劳。 当痛点问题被解决之后，外骨骼就逐渐成为这些行业中切实的需求，但对大部分普通人来说，想要亲身接触到外骨骼仍不是一件容易的事。 ### 普通人想拥有外骨骼依旧很难，成本就是个大问题 每一家生产外骨骼的公司，都希望自家设备能够获得更广泛的普及。毕竟，如果它能让截瘫患者重新获得行走的能力，为什么不能取代轮椅呢？ 但这其中涉及两个难点，一是高昂的成本，二是电池问题。 ![](https://s3.ifanr.com/wp-content/uploads/2019/08/8bd746903c3f6e67d3c2a6dac57b16e7.jpg) ▲ 图片来自：[StreetRegister](https://www.google.com/url?sa=i&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=2ahUKEwjm9sSHtYbkAhWEZt4KHZVjBxUQjB16BAgBEAM&url=https%3A%2F%2Fstreetregister.com%2Ftag%2Fbiotech%2Fpage%2F2%2F&psig=AOvVaw1n82c5hRbzNy88mTqkjKe-&ust=1566011250820057) 2017 年，[《华盛顿邮报》](https://www.washingtonpost.com/news/morning-mix/wp/2017/06/10/robotics-are-helping-paralyzed-people-walk-again-but-the-price-tag-is-huge/?noredirect=on)曾报道了一位因手术失败导致下肢瘫痪的患者，当时她在康复中心借助以色列 ReWalk 公司的外骨骼产品重新获得了行动能力，但在沟通理赔时却遭到了保险公司的拒绝，理由是「担心设备的安全性和实用性」，所以并未将外骨骼列入到投保范围内。 当时，一套 ReWalk Presonal 6.0 外骨骼套装的价格约为 8 万美元，Parker Hannifin 公司生产的 Indego 则接近 10 万美元，至于前文提及的 Ekso GT 还会更贵，大概在 15 万美元左右，这远远超出了单个家庭可支付的范围。 也因如此，目前大部分外骨骼公司的销售目标只能集中在大型康复中心、医院或是工厂里，如果个人想要购买，获得保险公司的补贴会是一个不错的路径，但前提是需要获得保险公司的认可。 ![](https://s3.ifanr.com/wp-content/uploads/2019/08/413437936.jpg) ▲ 图片来自：[wjct](https://news.wjct.org/post/suit-turns-person-robot-sort) 「他们对外骨骼的预期是，它不仅能帮助人们恢复行走能力，还可以提供一定的医疗效用或帮助。」耶鲁大学放射学教授 Howard Forman 说，他认为目前外骨骼设备的定价，超过了它们在保险公司眼中的价值。 不过，一些外骨骼产品也会强调自己对人体机能的改善。[比如在 ReWalk 产品介绍中](http://www.ryzur.com.cn/index.php?m=content&c=index&a=lists&catid=219)，就标注了「可以降低患者的体脂、改善肌肉对姿势的控制、平衡肠道及膀胱功能，并提高氧的代谢及心率」等字样。然而具体的改善功效也因人而异，故很难给出明确的的量化指标。 ![](https://s3.ifanr.com/wp-content/uploads/2019/08/ReWalk-robotic-exoskeleton.jpg) 此外，动力外骨骼往往会内置大量的检测传感器和液压装置，如果不想拖着一根电线走来走去，唯一的办法就是自带电池，可现阶段多数设备仅能坚持数小时的续航，极大限制了户外的行动范围，而在有限的体积下，堆电池的做法肯定是行不通的。 一个残酷的现实是，假如一台外骨骼失去了供电系统，那么它和一堆废铁也没什么区别，这也是为什么至今仍很难在军事领域看到外骨骼设备的大规模使用。 当然，已经有公司开始研究低成本，以及轻量化设计的外骨骼设备，它们会使用更轻的材料，更紧凑的造型，或是引入 AI 技术，让这些机械支架能够更精准地识别我们的肢体动作。 ![](https://s3.ifanr.com/wp-content/uploads/2019/08/SuitX.gif) ▲ 图片来自：[TechCrunch](https://www.youtube.com/watch?v=CuM6sSAixps) 加州大学伯克利分校和 suitX 就曾给过一个不那么奢侈的成品。两者合作主打的 [MAX 将外骨骼](https://www.nextbigfuture.com/2018/05/suitx-lowers-cost-of-full-body-medical-mobility-exoskeleton-to-40000.html)分为背部、肩部和腿部，各部件的定价均不超过 5000 美元，买家可以根据实际需要入手全套设备，也能只选择其中一两件，资金压力明显会小不少。 之后，SuitX 还计划[打造](https://www.theverge.com/2017/12/5/16726004/verge-next-level-season-two-industrial-exoskeletons-ford-ekso-suitx)更多智能化、低成本的外骨骼设备，比如帮运动员减少氧气消耗量，使其获得更长的奔跑时间。 ![](https://s3.ifanr.com/wp-content/uploads/2019/08/zhang14HR_TA-1.jpg) ▲ 图片来自：[Wired](https://www.wired.com/story/exoskeletons-dont-come-one-size-fits-all-yet/) [在美国范德堡大学，](https://engineering.vanderbilt.edu/news/2019/new-low-profile-ankle-exoskeleton-fits-under-clothes/)工程师们还研究出一种由弹簧驱动的外骨骼设备。和那些几乎布满全身的金属支架不同，这个外骨骼只有踝关节的部分，仅有 400 多克重，加上不需要设计电池和动力系统，原型产品的成本仅为 100 美元。 这和卡内基梅隆大学此前发明出的踝关节外骨骼十分相似，两者都宣称可以减少使用者小腿肌肉的负担，缓解走路时所需要承受的压力。 ### 外骨骼走向商用的背后，也是人与机器关系的不断演变 [据 ABI Research 的研究报告称](https://www.abiresearch.com/press/fast-growing-exoskeleton-market-will-top-over-us5-billion-annual-revenue-over-next-10-years/)，今天，整个外骨骼市场的硬件收入仅为 1.92 亿美元，预计到 2028 年会达到 58 亿美元的规模。 事实上，除了工业、医疗和军事领域，外骨骼似乎还没有找到其它更合适的使用场景。这不仅是因为价格高低，还要回答能拿来干什么的问题。总不能说，我们买外骨骼就是为了去搬砖吧？ 何况在这些领域，外骨骼所面对的竞争不仅来自于同行，还有其它新兴技术，比如成本同样在下降的 AI 智能机器人。 ![](https://s3.ifanr.com/wp-content/uploads/2019/08/tn_6227.jpg) ▲ 一些外骨骼可以让那些需要站立工作的人享受坐「空气板凳」的便利性。 在仓储、物流和服务业等多个领域，AI 智能机器人已经能完全取代人类的工作；而对于那些追求效率、想要实现全天候运作的工厂来说，一个能 24 小时不间断工作、不知劳累、甚至不会犯错的机器人，比人本身更吸引人。 也有人开始担心，外骨骼的普及会衍生出新的矛盾。英国工程技术学会教授诺埃尔·沙基（Noel Sharkey）[接受 BBC 采访时就说：](https://www.bbc.com/news/technology-44628872) > 「如果工人穿上外骨骼工作，疲劳感减少了，那么工厂是否会要求他们投入更长的工作时间呢？没人能阻止这种情况的发生。」 在上个月美国旧金山 Gray 艺术节上，一群身穿外骨骼的人正在黑暗风格浓郁的工业电子配乐中起舞，每个人的动作都高度一致，宛如一个个提线木偶。 ![](https://s3.ifanr.com/wp-content/uploads/2019/08/mousse-173.jpg) ▲ 图片来自：[The Sun](https://www.thesun.co.uk/tech/9614233/robot-suit-rave-exoskeleton-dancing-forced/) 真相是，在开演之前，举办方将事先编排好的舞蹈动作脚本导入至每一个外骨骼设备中，这意味着观众们看到的舞姿，实则都是那些由金属支架和液压缸组成的外骨骼决定的，人在这里不过是一个道具而已。 创作者路易斯-菲利普·德默斯（Louis-Philippe Demers）说，他希望通过这场向意大利诗人但丁《地狱篇》致敬的表演，[重新激发人们对技术、机器控制议题的思考](https://www.wired.com/story/gray-area-festival-2019/)。 但也有人另辟蹊径，选择把外骨骼变成内骨骼，直接和人体融合，变成组织的一部分。 ![](https://s3.ifanr.com/wp-content/uploads/2019/08/Exos01.jpg) ▲ 图片来自：[Brewminate](https://brewminate.com/human-2-0-exoskeletons-and-orthoses-with-dr-hugh-herr/) 麻省理工学院的休·赫尔（Hugh Herr）教授就把自己描述为「仿生人」，他在某次登山事故中失去了双腿，之后就接入了一个包含人造电极的假肢，与大腿神经相连接，以便更灵活地控制自己的「双脚」。 [在 2014 年的 TED 演讲中](https://www.ted.com/talks/hugh_herr_the_new_bionics_that_let_us_run_climb_and_dance)，他表达了这样一个观点： > 「我相信植入式神经终究会超过假肢的范畴，进一步扩展至外骨骼领域，让人类仅靠意念和感觉来控制它们，并从根本上创造一个重新认识自我潜能的领域。」 或许外骨骼的迷人之处，恰恰在于人在其中的全面参与感，就好像无论是外置铠甲的钢铁侠，还是内注金属的金刚狼，意识都还是属于自己的，而无需对智能机器人拱手让贤，只是如果我们选择让自己全面机械化了，人类又还是人类吗？ 题图来源：[Suit X](https://www.suitx.com/)