近期，有一家通用型外骨骼机器人研发商傲鲨智能对外宣布完成数千万元A+轮融资。该公司推出多款轻量化的“千元级外骨骼”产品，包括 PES-U 储能上肢外骨骼、FIT-U 智能电动上肢外骨骼机器人、FIT-HV 智能电动腰部外骨骼机器人。例如，FIT-U 智能电动上肢外骨骼机器人自重仅为 3.9kg，提供了 5-15kg 的助力范围，适合需要长时间进行上肢托举操作的用户。

如今，外骨骼机器人的普及和价格的降低让我们不禁感叹科技发展的迅速。曾几何时，外骨骼机器人还是科幻电影中的高科技装备，遥不可及。比如，在电影《明日边缘》中，主角身穿机械装甲与外星生物搏斗。这套装甲不仅能提供强大的战斗火力，还能增强人类的奔跑速度、负重能力和持久作战能力。现如今，这样的技术正在逐步走入现实生活，变得更加平价和实用。

外骨骼，是人与机器结合的最好表现

外骨骼本质上是一种可穿戴式机器人，通过将人和机械动力装置结合起来，提供额外的动力以增强人体功能。它的目的是增强、扩展或恢复人的物理能力。

从技术原理来看，外骨骼的核心在于在人体的关节和活动部位安装电机，外骨骼机器人通过在人体关节处施加外部驱动力矩，降低甚至替代使用者在运动或负重任务中的自身关节出力，从而减少能量消耗，或帮助残疾人实现正常的运动能力。这当中，需要多个传感器和先进控制算法的配合，使外骨骼能够与人体动作同步，有效辅助完成各种任务。

在应用领域，外骨骼最早应用于军事，以增强士兵的作战能力以及能更好地适应复杂环境。

在工业或物流领域，由于工人的动作相对固定且规律性强，外骨骼能够更好地发挥作用。它可以帮助工人减轻搬运物品时的身体压力，尤其是减少腰椎的损伤。这使得外骨骼在这些领域成为一种有效的辅助工具，有助于提高工作效率和保障工人的健康。

全球外骨骼机器人行业正处于快速发展阶段，覆盖医疗、工业、军事等多个领域。ABI Research 的研 究报告预测，到 2028 年，全球市场规模将达到 58 亿美元，至 2030 年将增长至 68 亿美元，年均复合增长率 33%。

人体外骨骼机器人是多项顶级技术融合的产物

1. 传感与感知技术

惯性测量单元（IMU）：包括加速度计和陀螺仪，用于检测人体的姿态和运动。

力传感器：用于检测施加在外骨骼上的力，帮助系统实时调整助力输出。

生物电信号传感器：如肌电图（EMG）传感器，检测肌肉活动，提供更精确的控制信号。

2. 控制与算法

实时控制算法：包括闭环控制、模糊控制和神经网络等，用于实现高精度、高响应的运动控制。

人机协同控制：通过人工智能和机器学习技术，优化外骨骼与人体的协同工作，使助力更加自然和高效。

动态平衡控制：确保在各种复杂地形和运动状态下的稳定性。

3. 动力系统

电动机：高效能、高扭矩的电动机用于驱动关节和提供助力。

液压和气动系统：在一些重型应用中使用液压或气动装置，以提供更强的动力支持。

能量管理系统：包括高能量密度电池、能量回收系统等，以延长设备的工作时间和效率。

4. 材料与结构

轻质高强度材料：如碳纤维、钛合金等，既保证强度又减轻重量，提升穿戴舒适性。

模块化设计：方便不同用户和不同任务的需求调整，提升系统的适应性和灵活性。

人体工程学设计：确保长时间穿戴的舒适性和对身体的最小影响。

5. 人机接口与用户体验

直观的控制界面：如手势控制、语音控制和触摸屏，方便用户操作和调整。

增强现实（AR）技术：提供实时反馈和指导，帮助用户更好地使用和控制外骨骼。

个性化定制：根据不同用户的需求和身体特征，定制合适的外骨骼设备。

6. 数据处理与通信

高效的数据处理单元：用于实时分析传感器数据和执行控制算法。

无线通信技术：实现与外部设备和云平台的数据交互，支持远程监控和诊断。

大数据与云计算：通过大数据分析和云计算平台，优化系统性能并提供个性化服务。

综上来看，人体外骨骼机器人需要精确控制以实现与人体自然运动高度一致的助力控制，这里需要实时处理大量的传感器数据，以确保系统的快速响应和高精度控制。同时，需要保证穿戴者的舒适性，避免因长时间使用引起的不适或伤害。另外，外骨骼系统通常需要较高的能耗，如何延长电池寿命并保证设备的续航能力是一个重要挑战。

脑机接口与人体外骨骼机器人的结合

在现代科技的推动下，脑机接口和人体外骨骼机器人正在逐步融合，形成一种具有巨大潜力的创新技术。通过将大脑信号直接传输到外骨骼系统，获取与运动相关的信号，让失去运动能力的患者，也能操控外骨骼，让自己重新行走、行动。这一结合不仅可以增强或恢复人体的运动功能，还为医疗、工业和军事等领域带来了前所未有的变革。

柏林大学医学中心的 Surjo Soekadar 教授介绍了他们团队在运动康复领域使用的脑机接口技术。据教授介绍，他们开发了一种非侵入性的脑机接口和外骨骼的结合应用。这种系统通过解码大脑的运动指令并定向施加刺激，使因严重脊髓损伤导致运动障碍的病人能够恢复一些功能，重新进行抓取、吃饭、喝水等日常活动。

另一个非常成功的案例来自法国里昂的一名瘫痪男子 Thibault。科学家将这两个传感器植入在 Thibault 大脑运动控制区域的表面，每个传感器包含64个电极，软件可以将这些电极读取的脑电波转化为运动指令，成功操控外骨骼装备实现行走。

经过超过20个月的各种类型训练，Thibault 已经能够通过大脑信号控制外骨骼设备，实现缓慢行走和暂停。当他想要走路时，外骨骼会根据他的指令让双腿向前移动。他还能控制手臂的自由活动。尽管从大脑发出指令到实际动作的实现有350毫秒的时差，这套系统仍然能够良好运行。

上述两个案例表明，通过脑机接口让大脑神经接入外骨骼，理论上，有望能让假肢也具有触觉感受，实现信息的双向传递。这对于瘫痪的患者来说是多大的福音。

要实现脑机接口和外骨骼机器人的完美融合，需要多项关键技术的顶尖表现。

首先，需要高效且准确地采集和处理脑电信号。通过非侵入性的脑电图（EEG）和侵入性的电极植入技术，能够实时获取大脑的活动信号。这些信号经过滤波、去噪和特征提取等处理步骤，转化为可用于控制外骨骼的有效数据。

其次，是脑信号解码与运动意图识别。高效的信号解码是实现精确控制的关键。利用模式识别和机器学习算法，可以将复杂的脑电信号解码成具体的运动指令。这些指令可以实时传输到外骨骼系统，使其按照用户的意图进行运动。

最后，是外骨骼机器人的控制系统。外骨骼的控制系统需要高效的实时控制算法，以确保设备能够快速、精准地响应脑信号指令。此外，反馈机制也是不可或缺的，通过视觉、触觉等多种反馈形式，用户可以实时感知外骨骼的状态，从而进行微调和优化控制。

综上所述，脑机接口与人体外骨骼机器人的结合是一项前沿且具有巨大潜力的技术。通过多项顶级技术的融合，这一创新技术将在医疗、工业、军事等领域带来革命性的变革。未来，随着技术的不断进步和应用的不断拓展，脑机接口与外骨骼的结合将为人类生活和工作带来更多可能性和便利。