探索外骨骼机器人 概述与分类 (外骨骼机械)

一、 外骨骼机器人的概述

外骨骼机器人是一种智能机械结构，穿戴在使用者身体外部，实现人体感觉、思维、运动等器官与机器的感知系统、智能处理中心、控制执行系统的结合。其目的在于改善人体物理机能及提高身体素质，本质上是一类可实现人机结合的可穿戴式机器人。外骨骼机器人的研究领域涉及仿生原理、人体工程学设计、信息控制技术等多个学科，专业类包括机械、电子自动化、计算机等领域。

外骨骼机器人可根据功能、结构部位等维度进行分类。

二、 外骨骼机器人的分类

1）根据功能划分

外骨骼机器人可分为增强型和康复型两类。

增强型外骨骼机器人可帮助使用者增强肌肉能力、减轻负荷，主要应用于军事和工业领域；康复型外骨骼机器人则辅助肢体运动障碍患者进行康复训练，多用于医疗康复领域。

（1）军事领域

外骨骼机器人起源于军事领域，主要用于设计增强型军用装甲，提高士兵个人防护能力。美国是外骨骼机器人研究的先驱，通过与研究单位合作，致力于研发功能强大的外骨骼机器人。

（2）工业领域

外骨骼机器人在快递物流、房地产施工、伐木等行业中有广泛应用。其帮助从业者减轻负重、提高工作效率，例如京东在2018年618活动中使用外骨骼机器人辅助搬运，大幅提升了员工的工作效率。

（3）医疗康复领域

外骨骼机器人在医疗康复领域主要用于老年人、残疾人、中风、偏瘫患者等群体的康复训练。全球头部企业包括以色列的ReWalk Robots、日本的Cyberdyne和美国的Ekso Bionics。

2）根据结构部位划分

外骨骼机器人可分为上肢和下肢两类。

（1）上肢外骨骼机器人

穿戴在使用者背部，由主机箱、上肢固定结构、可动关节及连接结构等组成。通过仿真机械设计，应用压力传感器、陀螺仪等技术，帮助增强上肢力量、减轻负重、提升工作效率。主要应用于快递物流、建筑施工等行业。

（2）下肢外骨骼机器人

覆盖腰部、髋关节到脚部，由主机箱、下肢固定结构、可动关节及连接结构组成。通过传感系统、动力输出装置、控制系统等技术，帮助使用者进行行走训练，提升肌肉力量、恢复下肢神经，避免关节及肌肉萎缩。

「产品」迈步下肢外骨骼康复训练机器人

引领康复未来：BEAR-H1下肢外骨骼机器人

BEAR-H1，一款专为脑卒中康复打造的创新产品，凭借其独特的设计理念和卓越的功能，摘得了2018年德国红点概念设计大奖的殊荣。这款智能下肢外骨骼机器人，以其人性化的设计理念，致力于助力患者恢复步态，重塑自信。

设计上，BEAR-H1注重与人体的融合，曲线线条的运用赋予了它柔性的外观，散发出科技与亲和的双重魅力。简洁而不失精致，以白色为主色调，赋予产品极简的现代感，彰显出科技与人性化设计的完美结合。

为了匹配各种患者的需求，BEAR-H1设计为适应155-190cm身高、体重不超过85kg的使用者，其6关节动力系统（包括双侧髋、膝、踝关节以及髋部旋转辅助关节）确保了运动的自然流畅。此外，它配备了可调式外骨骼尺寸，以及步态监测评估系统，让理疗师或家人可以通过触摸屏实时掌握患者康复进度，实时监控运动数据。

在核心技术上，BEAR-H1采用了革命性的柔性驱动器，不仅提升了力的稳定性和施力精度，保证了使用过程的安全，还显著减少了用户的能量消耗。机器人内置的传感器犹如一双智慧的眼睛，实时捕捉人体运动状态，结合自主研发的AI算法，能精准预测用户的动作意图，无论是快慢、启动还是停止，都能精准判断左右肢体，从而智能地调整助力，提供主动或被动的训练模式。

BEAR-H1机器人如同一位贴心的康复助手，通过智能科技的力量，为患者提供个性化的步态康复训练，让康复过程更加高效且舒适。这不仅仅是一款机器，更是康复旅程中不可或缺的伙伴。

傅利叶开放平台正式首发：做外骨骼机器人领域的“安卓系统”

【猎云网（微信号：）上海】1月21日报道

1月21日，上海傅利叶智能 科技 有限公司的外骨骼机器人开放平台暨Fourier X2发布会在上海举行。会上，真人“穿上”傅利叶智能全新一代下肢外骨骼机器人Fourier X2 进行示范展示。傅利叶智能与美国国家仪器(NI)、墨尔本大学联合打造的外骨骼机器人开放平台（EXOPS）正式面向全球首发，今后无论是学校、研究机构、或是临床中心都可以在此平台上进行外骨骼机器人的二次开发，无需再投入大量人力、物力，从零基础开始研制，从而大大推动外骨骼机器人的快速落地，及在各个领域的广泛应用。

现场，外骨骼机器人领域相关的专家、外骨骼机器人开放平台的种子用户（包括多所全球知名的高校和研究机构代表），以及傅利叶智能全球20多个国家的合作伙伴集中亮相。墨尔本大学机械工程系Denny Oetomo教授、美国国家仪器(NI)大中华区销售总监乔巍、傅利叶智能CEO顾捷、傅利叶智能首席战略官Zen KOH（许德宏）发表了相关主题演讲。

从原理上来讲，外骨骼机器人是一种可穿戴的动力外骨骼系统，有丰富的应用前景，比如未来下肢瘫痪的人在穿上外骨骼机器人后，就可通过它所提供的动力带动没有肌力的下肢，实现行走等功能。

那此番，傅利叶智能推出升级迭代后的外骨骼机器人Fourier X2有何不一般？顾捷在发布会上从以下几点作了介绍：

第一是更智能。 傅利叶智能在几年的发展过程中形成了强大的技术壁垒，此次发布的Fourier X2凭借核心的运动控制系统、动力单元以及力学传感系统，可应用于辅助行走、康复训练、运动功能强化等多个领域。

从整个外骨骼机器人的结构来看，Fourier X2拥有4个动力单元、6个多维力学传感器，分别位于大腿、小腿和足底，通过十多个传感器的布置可以形成一套感知系统，更加智能“读懂”人的运动意图，再根据用力大小调整动力输出，实现不同的运动模式。目前市场上大多数产品只能实现被动模式，也就是说人只能被迫跟着机器预设好的固定轨迹运动。而傅利叶智能可以通过其独有的力反馈控制算法，将外骨骼机器人与人进行交互，步态轨迹也可以依据使用者的用力大小、外部动态环境的变化而实时调整。同时，外骨骼机器人Fourier X2精巧的机械传动设计，高性能伺服电机与减速器提供了强大的扭矩输出，内置自主开发的运动控制板块，为运动轨迹、速度的动态调整与数据采集提供了强大的算力支持。

第二是更轻便，可穿戴性更好。 传统外骨骼机器人产品的架构是将减速器和电机堆叠在一起，整个机器很厚，重量很大，与人体的接触舒适性较弱，较难在生活中被经常性使用，但Fourier X2基于生物力学与人体工程学设计，采用了一些创新的方式，可以减小外骨骼的体积和重量，如使用了大量碳纤维等复合材料，在保证整体结构刚度的同时将负重感降至最低。国外同类型具有4个动力单元的下肢外骨骼产品重量一般在25公斤左右，而Fourier X2重量仅为18公斤，相较于上一代外骨骼机器人Fourier X1降低了35%。

第三是更便宜。 外骨骼机器人之所以未能很好地普及，价格是很重要的一大因素。 欧美国家的外骨骼机器人动辄上百万的售价，这是一个家庭所能难以承担的。因此，外骨骼机器人发展的一大趋势，就是让每个需要它的人都能负担得起。

顾捷表示，通过技术、产品迭代，以及工艺、供应链体系的完善，Fourier X2是一个能真正应用落地，将可进行批量化生产的机器人。“我们会坚定走在康复这条路上，首先帮助大量不能走路的患者进行康复训练，未来帮助他们能够站起来走路，重新回归生活，让外骨骼机器人变成他们日常生活中必备的工具。”

傅利叶将专注于康复领域，但外骨骼机器人在工业、军事等其他领域拥有巨大发展前景。现在全世界有很多大学、科研机构、企业的团队在研发外骨骼机器人，但这一新兴、前沿技术如果都从零基础开始做的话，会异常艰难，外骨骼机器人的市场难以爆发。基于此，便诞生了此次发布会的另一重磅项目——外骨骼机器人开放平台（EXOPS）。

Zen指出，目前全球有上百家实验室和公司在开发不同应用领域的外骨骼机器人，但是，开发一款外骨骼机器人往往需要上千万的资金和数年的时间。然而，很多的开发工作都是重复或是从零开始的，造成了一定的资源浪费，也让技术难以普及。我们希望行业不要重复去发明“车轮”，就像现在计算机系不需要自己去研发一个操作系统或者研发一款CPU，实验室可以在开放的平台上，开发适用于各个领域的特殊应用。

傅利叶智能联合美国国家仪器(NI)、墨尔本大学发起成立的外骨骼机器人开放平台，包含外骨骼机器人Fourier X2、数据采集系统、运动控制系统等，将为全球开发者们构建一个以软件为中心，搭载模块化硬件的外骨骼机器人生态系统，开发者们可以在此平台上进行二次开发，就像乐高玩具提供了积木块，用户可以用这些积木搭建出丰富多彩的成品。EXOPS配有一套开发者SDK（软件开发工具包），通过各种计算机语言平台调用信息，来处理复杂的控制算法。借助SDK，开发者能够调整外骨骼的步速、步态等参数，采集来自各个传感器的实时数据并控制多个动力单元来实现步行辅助。EXOPS可适配多个外接设备，比如通过增强现实眼镜，结合脑电信号采集帽，将脑电信号转换成外骨骼的控制命令。

目前外骨骼机器人开放平台已有多家高校和科研机构加入平台计划，是第一波的种子用户。并且基于该平台已取得了一些显著成果，例如傅利叶智能与西安交通大学徐光华教授团队一起合作，首次将视觉诱发增强的自主脑控技术应用于下肢外骨骼机器人，让人通过“意念”就能控制外骨骼机器人行走。

发布会现场，Zen将外骨骼机器人从单品开发走向平台赋能的历程类比大众所熟知的手机，一开始各类厂家推出各种形态的手机单品，但是最终当苹果系统、安卓系统发布之后，它就会变成了一个真正产业链，其他开发者可以站在巨人肩膀上进行开发和创作，但前提是需要有厂家敢于第一个走在前面，提供大家所认可的广泛平台。而此次傅利叶智能、美国国家仪器(NI)、墨尔本大学打造的外骨骼机器人平台便是如此。

谈及发起方各自的职责时，Zen介绍称，傅利叶智能主要聚焦康复机器人领域，在这个基础上已完成了外骨骼机器人量产的准备，包括提供广泛应用的硬件平台、控制系统和商用化的模块；NI是一家在全球拥有数十万客户的美国公司，它在各个行业提供的数据采集系统和可视化编程系统都可以集成到平台里面；墨尔本大学可以提供机器人的教学、课程等，我们会和墨尔本大学一起开放软件接口SDK，在开放平台上提供通用软件接口，今后无论是人工智能实验室、机器人控制实验室、机电控制实验室等，他们的团队都可以在驱动上开发应用。

“我们希望有更多的开发者们可以参与到外骨骼机器人的研究过程中，携手砥砺前行，不断改变人类的潜能，共同推动外骨骼机器人产业链发展。”Zen说，“本次发布会只是一个开始，下一步我们将会和全球最顶尖的人工智能与机器人实验室合作，共同承担基于EXOPS的研究课题，将优质的项目进行商业和临床转化，最终促成外骨骼机器人成为一个通用技术。针对开放平台，我们将在接下来的十年、二十年一直做下去，我们相信这一平台将赋能开发者、市场，构建一个真正可持续发展的智能机器人价值链，期望与全球的开发者们一起，解决现实中的问题，从而造福更多的人。”

机械外骨骼的从漫画到机器

在曼哈顿神奇漫画公司总部，《钢铁侠》漫画主编汤姆·布雷夫特对我简短介绍了托尼·斯塔克：麻省理工学院毕业生、明星科学家/工程师、富有的继承人、花花公子、酒鬼。 后来，坏蛋绑架了斯塔克，胁迫他为他们制造一种致命武器。 结果，他却建造了一件金属铠甲。 逃脱后，他幡然醒悟，改进铠甲，自己也从一个自私的天才变成真正的超级英雄。 铁人的速度超过喷气飞机，可举起1000吨重物，闯入重重设防的电脑。 像是天方夜谭？当然，布雷夫特说，这才是幻想的魅力，“铁人必须永远走在现实之前，否则用漫画标准他就成化石了。 ”1963年，当这个角色最早出现时，军队也在构想自己的“铁人”。 同一年，美国陆军武器研究者谢尔盖·扎鲁德尼发表了一份报告，描述他设计的可穿戴机器外衣，它将使穿着者获得绿巨人式的力量，但是当时还不存在实现这个构想的技术。 除了少数非军事设计外，真正超能外衣的前景渺茫，直到2000年，Darpa开始为期7年投资7500万美元的机械外骨骼研究计划。 那时，少数机械外骨骼支持者认为———包括美国陆军上校杰克·奥布瑟克———技术终于追赶上构想。 从1995年起，奥布瑟克就协助推进外骨骼研究。 他说，随着感应器日益变得更小，功能更全面，处理器速度加快，他和其他支持者有理由相信机械外骨骼有可能成为现实。 但是Darpa野心勃勃的目标谁看了都觉得不切实。 它想要一种神奇的机器，它能让士兵连续几天拖着几百磅重物奔跑，却不觉疲惫；它能让士兵灵活操作通常需要两人驾驭的武器；能够背着两名负伤的战友轻松撤离战场。 他们要求这套机械外衣能附带装甲，让敌人炮火对它无可奈何。 他们甚至希望它能帮助士兵跳得更高。 总而言之，他们想要漫画中的铁人。 启动计划前，Darpa咨询的一些顾问立刻指出他们的构想不切实际。 初期负责Darpa铁人计划的康沃尔大学工程师伊夫拉辛·加西亚说，“我询问的人之中，一半对它笃信不疑，另一半认为它根本就是浪费时间、金钱和资源。 ”那些泼冷水的人并没有错，他补充说，“这确实是一项艰巨挑战。 ”机械外骨骼将需要一套轻盈的动力系统，能够连续几天提供电能；它还需要小巧强大的人工肌肉；一套复杂的动作控制系统。 它还必须行动灵敏、反应迅速。 外骨骼必须成为士兵的机械影子，能够读懂他的一举一动，及时地模仿他的每个动作，即使是毫秒的迟疑也会造成负担，让士兵感觉像行走在水中一样费力。 这套机械外衣的感应器必须能够以每秒几千次的速度读懂施加在它全身的每个轻微动作，它的微处理器必须足够强大，能把这些数据及时转换成指令传送给机械四肢，使它们与内部穿着者的行动协调一致。 解决这些问题，琢磨出如何将这一系统装进一台兼具速度、灵敏、力量、耐力的机器，需要一个像托尼·斯塔克式的天才。 但是，这个人并非武器设计者，而是一个以建造机械恐龙为职业的人。 史蒂夫·雅各布森的简历丰富多彩。 过去35年里，他的作品包括一只80吨重的机器恐龙，贝拉吉奥赌场的喷泉。 可是，他本人看上去更像一位和蔼可亲的教授而不是科学狂人。 他高个子、宽肩、腰板笔直、灰白头发。 在介绍XOS前，他先领我去参观他所谓的“恐怖隧道”。 从外面看，很容易被人当做牙医诊所，但这个洞穴式的房间其实是萨科斯公司总部，也是犹他大学工程学院的研发部。 他经常在这里教学。 虽然曾经为不少出名挑剔的顾客造机器人———他暗示迪士尼公司和美国军方一样苛刻———在心里雅各布森仍然是一个学术研究者。 他把自己的头脑叫做能一起玩耍的朋友，他似乎更关心问题的解决，而不是解决方案最终的应用。 经过一个会打乒乓球的人形机器人后，他停留在一对会唱歌的机械犀鸟面前。 它们是为当地一家酒店建造的。 难度在于让它们的动作栩栩如生，宛如真鸟。 他说，“我们只接我们想做的活，因为它们能引起我们的兴趣。 ”他侃侃而谈，话题从工程学转到节能生物系统（用胡萝卜为动力的人！）他的健谈可能给人误导。 实际上，他是个喜欢保密的人，很少接受媒体采访，甚至不愿意泄露他的年龄。 参观的时候，他指着一个无人操作小型地面车辆（外骨骼腿部的一种新设计）兴奋地讲解起来。 末了他叮嘱我不要在文章中提到这东西。 我想他的顾虑可能因为好多个项目由军队资助，另一方面，他也像个不愿意透露太多秘密的魔术师。 萨科斯的研究项目———也包括假肢和纳米马达———似乎五花八门，毫无规律。 但是，伊夫拉辛·加西亚说，正因为兴趣广博，使雅各布森成为接受外骨骼挑战的最理想人选。 他在软件和机械工程方面都已证明自己的能力，更难得的是，他还能根据需要不断发明新东西。 “他能自己设计传动装置；能设计控制系统；能设计一台机器和它的所有零件。 ”加西亚说。 这样的全能天才绝对是设计XOS所需要的。 “设计像外骨骼一类东西时，”雅各布森说，“有25个亚系统，完成它们才能继续下一步。 虽然两大主要设计目标是力量和耐力，但是，它还必须能干75样不同的事情。 ”在他设计的所有机器人中，XOS由于挑战最大，问题最多，显然是他最喜欢的作品，他视之为自己的“儿子”。 “其他的都没有如此宏伟的目标。 其他的都不需要如此完备独立的系统，不需要达到这样的力量、速度、耐力和灵敏度。 2000年，萨科斯申请Darpa投资。 雅各布森认为他找到了Darpa悬赏解决问题的答案。 这个问题是如何让操作者与机器人互动。 为证实自己的直觉，雅各布森请公司摄影师乔恩·普莱斯和他的女儿一起帮他做个实验。 这个实验让普莱斯扮演外骨骼，他的女儿扮演内部操作者。 她背对父亲，站到他脚上，她的脚趾压在他的脚趾上。 他们握着手帮助平衡。 她开始朝前行走。 普莱斯的任务就是和女儿保持同步，让自己的脚始终保持在她脚下。 几分钟后，他们的行动宛如一人。 他女儿完全掌握决策———走多快，什么时候转弯———普莱斯只是一步一步地努力模仿她。 该展示向雅各布森证明，只需要几个接触点———比如脚和手———一台聪明的机器就能明白绑在它身上的操作者的动作意图，并配合行动。 理论虽然简单，实践却相当困难。 在完成XOS的过程中，雅各布森和他的小组重新设计了微型传动装置，改进了压力感应器，发明了更高效的液压阀门，甚至设计了机器人的铝脚板。 但是，被设计者叫做“扫清道路”的控制系统才是把所有零件整合一体的关键，是把他设计的又一个机器人提升到“超人外衣”的核心。 曾亲身试穿XOS的奥布瑟克完全赞同：“稍微负重，人体就很容易疲劳。 ”但是，XOS的控制系统让人体负担减轻到接近零。 正是这个控制系统使展示操作员詹姆森能连续50次举起200磅杠铃，心率却不加快。 当他从架子上拉下杠铃时，手上的感应器立刻检测到扭矩的变化。 假如没有外骨骼帮助，感应器将显示，他每只手试图拉下100磅重量。 但是，雅各布森解释说，该系统的目标是让这些感应器感受的压力接近于零，如此才能让XOS发挥作用。 那些手上的感应器以每秒几百次甚至几千次的速度把测量到的数据传给中央处理器。 这一系统把数据输入一系列计算外骨骼手臂、腿和背部方位和运动的公式。 最终认识到詹姆森想要把手放下，计算出要模仿他的动作，每个关节内的每条人工肌肉需要如何运动。 詹姆森从未感到一点儿负担，因为在他真正用力前，系统已经指挥机械手臂代为拿下杠铃。 在举动练习后，他卸下XOS，毫无喘气迹象。 我问他感觉如何。 “很好，”他说着耸了耸肩。 詹姆森展示的XOS大约是第4版。 雅各布森带我参观一个房间，里面，前3套机械外衣原型像木偶一样挂在架子上。 让我立刻联想到铁人的“装甲厅”———斯塔克保管他的铁甲衣的房间。 第一件机械衣建造于2002年，没有动力。 萨科斯小组建造它的目的，是证明外骨骼能像人体一样自如行动。 雅各布森把一名工程师绑在衣服内，让他尝试各种复杂动作，比如踢球、跑步、爬进汽车驾驶室。 通过这一系列实验，他们证实在恰当的地方采用了恰当关节。 让这些关节以恰当的速度和力量开合则比较困难。 2003年，萨科斯开始用水压驱动传动器做人工肌肉。 这一方法并非他首创。 事实上，另一位外骨骼研究者认为，XOS对水压装置的依赖最终将导致它的失败。 这位不愿透露姓名的工程师没有亲眼见过XOS，只是在YouTube上见过一个新闻短片。 他说，水压装置太耗电。 他认为，电传动器比较好，因为它们消耗能量与行动相符。 但是，雅各布森不耐烦地反驳了这种批评。 “你喜欢你的汽车刹车吗？你是否希望你乘坐的飞机着陆系统正常工作？它们都是水压的。 ”之后他又补充说，他已经解决了能量浪费问题。 但是他不愿解释细节，只是说萨科斯重新设计了控制液体流动的阀门，使之只在需要的情况下才启动，所以在机械衣运动的情况下才消耗能量。 虽然在举重项目上令人刮目相看，XOS并没有达到Darpa的全部目标。 它不能使你腾空灌篮，不能帮你跑得更快，还不能把你变成赫拉克勒斯（大力神）。 但是，奥布瑟克说，Darpa当初的目标之一就是看它开列的愿望清单上是否有一项能够实现。 在3个参加该项目的团队中（萨科斯、奥克里奇国家实验室和加州大学伯克莱分校），XOS于2005年脱颖而出，最接近五角大楼构想的，成为美军批准进入下一阶段研究的全身外骨骼。 萨科斯已经获得陆军1000万美元经费，覆盖两年研究。 詹姆森再次穿上XOS，展示放松锻炼。 我看着这套150磅重的机器外衣像影子一样模仿他的每个动作，而它们之间只有6个关节互相接触，想象到秒在每个感应器和中央处理器之间流动的海量数据，眼前的情景精彩程度不亚于《钢铁侠》影片中的特效。 我几乎忍不住设想詹姆森飞身冲破房顶。 但是，这不可能发生。 要冲出洞穴，首先得切断连接XOS的电线。 外骨骼研究者的世界狭小、秘密、不乏明争暗斗。 虽然，可能并不了解对手装置的工作原理，仍然会不失时机地冷嘲热讽。 最常见的攻击方法是，“你问他打算怎么提供动力。 ”XOS和美国实验室中其他两套比较领先的外骨骼试图从不同的角度攻克这个难题。 雅各布森决定，首先建造一套相当能干的衣服，然后再钻研如何给它提供4至24小时动力（Darpa提出的最低动力要求）。 在我所见的所有展示中，詹姆森和XOS都连接着一个水力泵，通过它从外部电源获得电能。 这套衣服可以用电池驱动，但是每次只能工作40分钟。 另外两位外骨骼研究者———麻省理工学院的休·赫耳教授和加州大学伯克莱分校的哈马甬·卡兹鲁尼———已经开始解决动力问题。 赫耳正试图建造一台脚力驱动的机器，尽可能节省能源———启动时只需2瓦特，相当于便携收音机的耗能———但却能支持穿戴者所背负80磅重量的80%.设计由于会影响穿着者的步态，穿上后消耗能量比没有穿时略多。 但是，赫耳相信，在不久的未来，他能够改进机械结构，让机器最终帮助节省而不是消耗穿着者的体力。 最终，他设想这套装置被用于娱乐，周末时，人们穿着它去爬山，奔跑一天也不觉得累。 如果说赫耳的设想还比较遥远，卡兹鲁尼则向我暗示，在解决动力方面，他已经走到一半。 卡兹鲁尼说他的“人载重器”（HULC）下肢外骨骼可以连续工作20小时。 它使穿着者能背负100磅重物，但却少消耗15%的氧气。 卡兹鲁尼的装置还不能对外展示。 他只肯透露该系统的原理类似混合动力汽车。 混合动力车转化刹车产生的能量用于给电池充电。 HULC利用步行者换脚时地面传回的能量。 行走这一动作本身就足以产生源源不断的动能。 他已获得国家标准和技术学院提供的200万美元经费，用于改进系统。 最终，HULC将帮助有行动障碍的人恢复行走。 “这不是一台战争机器，”他说，“我们的机器可能替代轮椅。 ”XOS最有力的竞争者也是一台医疗设备，但是位于太平洋彼岸的日本。 2004年日本机器人专家山海嘉之创建了一个叫Cyberdyne的公司（和电影《终结者》中导致机器人革命的公司同名），推销他的全身机械外骨骼HAL-5.它没有采用XOS式的压力感应器，而是把感应器附着到穿着者身上，接收他（她）的肌肉信号，以确定他的行动意图。 这套机械外衣的控制系统能够学习、模仿穿着者的自然姿态。 这意味着，至少需要30分钟时间，两者才能协调一致———不能指望一穿上就行动自如。 但是，HAL-5的主要用途是康复治疗辅助工具和护士的助手，所以半个小时的培训时间不构成问题。 穿上这套电池驱动的大力服后，护士们能轻松抱起粗壮的病人，仿佛抱小孩一样轻松。 山海嘉之已开始将HAL-5出租给顾客。 在《钢铁侠》漫画中，超级英雄被打倒，躺在敌人老巢的地板上，头盔内的显示器向他通报糟糕消息———电快用完了。 但是仍然还有希望。 他把手指插进混凝土地板，找到一条电线，迅速完成充电。 不幸的是，在现实世界，外骨骼充电要麻烦得多。 因此，战场上的第一个XOS甚至可能是连接电缆的。 奥布瑟克设想，这个原始版本更可能是一名工兵而非战士。 连接上军舰或军车上的电源后，XOS可帮助一名士兵迅速从装载重武器的直升飞机上卸货，或者修复履带断裂的坦克。 虽然美国陆军希望在2009年前，在战场上实验有线版的XOS，雅各布森和同事们仍在紧张研制自带电力版。 今年夏天，萨科斯将和一家引擎设计公司合作，开发一台能够连续几小时给XOS供电的发动机。 此外，雅各布森不愿透露更多。 他更愿意谈论另一个更有意思的挑战———与其建造强大发动机，不如减少XOS的能源胃口。 雅各布森给我展示了一台新的节省能量的机械腿，它模仿人腿驱动方式设计。 行走时，我们的髋部产生了最大部分能量，当腿超前迈时，膝盖和其部位的小肌肉完全放松，确保我们的脚落到地面理想的位置。 这种自由摆动技巧相当节省能量。 卡兹鲁尼和赫耳已经把它设计进各自的下肢外骨骼中。 雅各布森正将它设计进未来版本的XOS.“下一步，”他说，也许在几年后，“将实现用1至3马力实现行走的目标。 ”此时只需要一个便携电池组就能提供持久动力。 雅各布森把今天的版本看成一个基础模型，最终它将改造成各种版本，执行不同任务，无论是在医院里还是战场上。 未来的模型甚至可能完全自动。 “你走出去，告诉它，‘你自己走去那幢大楼吧，因为我懒得走’。 ”后来，走过萨科斯公司大厅时，我看见平板电视上正放映用动画片描绘的未来XOS.在一个片段中，穿着XOS的士兵肩扛导弹，飞身跳过高墙，甚至能做优雅的后空翻。 虽然包裹在机械骨骼中，他们看上去像橄榄球侧卫一样灵活。 他们看上去像铁人。