2020年12月9日，據(jù)軍事報道訊，在海拔5000米的西藏阿里地區(qū)，我軍邊防士兵裝備了全新的——單兵外骨骼。

器械菌看到這則消息的第一反應(yīng)就是：什么？鋼鐵俠要在中國走入現(xiàn)實了？根據(jù)資料顯示，該外骨骼系統(tǒng)總重小于五公斤，穿戴后人體最大承重可達(dá)70公斤，行走時可為肩部減重30%，站立時肩部減重50%，快速穿戴時間小于兩分鐘，快速解脫小于30秒。根據(jù)穿戴裝備的戰(zhàn)士反饋，在背上20公斤的物資后，重量全部由外骨骼承擔(dān)，不會下到身體上。

在西藏這樣條件惡劣的高海拔地區(qū)，單兵外骨骼設(shè)備投入實用，將會大大改善我國邊疆戰(zhàn)士的生活和訓(xùn)練條件。在進一步了解中發(fā)現(xiàn)，雖然這是中國第一次實裝，但是類似的外骨骼在今年8月份就已經(jīng)亮相，該設(shè)備能夠讓女兵背著140斤重的傷員跑動。

源于軍事
醫(yī)療開花

關(guān)于單兵外骨骼的研究，可以追溯到19世紀(jì)，由于蒸汽機的出現(xiàn)，就有人萌生了以蒸汽機為動力的助力外骨骼概念。20世紀(jì)60年代，美國國防高級研究計劃局（DARPA）開始研究軍用動力外骨骼。1961年，美國康奈爾航空實驗室開始研發(fā)Man-Amplifier外骨骼。

1965年，DARPA和通用公司聯(lián)合研發(fā)了哈迪曼系統(tǒng)（Hardiman），數(shù)據(jù)顯示能將使用者的力量放大25倍，但該系統(tǒng)不僅有嚴(yán)重的延遲問題，重量更是高達(dá)680公斤，此后雖然全世界不斷有新的外骨骼設(shè)計出現(xiàn)，但都沒有取得根本性的改變，這種停滯狀況一直持續(xù)到20世紀(jì)末。

20世紀(jì)中期，計算機的出現(xiàn)，為世界上的科學(xué)研究注入了新動力，同樣也給助力外骨骼的研究帶來了曙光。到了20世紀(jì)80年代，1971至72年貝爾格萊德大學(xué)的Vukobratovic等人研制的PoweredExoskeleton。貝爾格萊德大學(xué)的團隊實行了輕量化的機構(gòu)，同時提出了平衡算法，這在雙足機器人研發(fā)中被廣泛應(yīng)用。

20世紀(jì)末期，更多的企業(yè)投入到助力外骨骼機器人的研發(fā)中來。如：1978年Shulman的JoggingMachine,1987年MontyReed 的LifesuitExoskeleton，1990年G.JohnDick和EricA.Edwards的SpringWalker,1991年的PoweredArm。發(fā)展至今，雖然目前外骨骼在軍事領(lǐng)域的成就依然乏善可陳，但在醫(yī)療領(lǐng)域取得了意外的成就。目前按照針對軀體的部位可分為：上肢機器人，下肢機器人；按照功能劃分可分為康復(fù)訓(xùn)練機器人和輔助行走機器人。

康復(fù)訓(xùn)練外骨骼機器人有以下幾大知名品牌：奧地利SCHEPP、瑞士Hocoma、美國Woodway等，輔助行走外骨骼機器人主要有：以色列Rewalk、美國EKSO、日本Cyberdyne、新西蘭Rex Bionics等。

輔助行走外骨骼機器人

1、SCHEPP

該系統(tǒng)采用先進的運動治療方法，依靠穩(wěn)健的技術(shù)，給患者帶來高效舒適的康復(fù)體驗。人性化且高效的患者出入方案解決了輪椅——設(shè)備姿勢轉(zhuǎn)換的難題，且集成領(lǐng)先的反饋系統(tǒng)作為康復(fù)輔助，再配合自然的骨盆角度及足部關(guān)節(jié)背屈跖屈控制，一切只為實現(xiàn)正常自然的行走步態(tài)！

功能也是非常豐富，具有斷電保護功能、骨盆控制系統(tǒng)、多用途減重支臂、集成力的反饋系統(tǒng)、直觀精確觸屏操作，使用方便、可旋轉(zhuǎn)操作臺，雙側(cè)皆可操作，創(chuàng)新型患者進入及退出設(shè)備設(shè)計，科學(xué)的足部關(guān)節(jié)背屈跖屈控制。主要可以用于腦癱、腦卒中、腦外傷、帕金森癥、脊髓損傷、多發(fā)性硬化癥、骨科患者等的運動康復(fù)。

2、Ekso Bionics

軍事、醫(yī)療多方位發(fā)展的外骨骼機器人。EKSO是美國的一家企業(yè)，創(chuàng)立于2005 年，2012年拿到FDA醫(yī)院使用許可，ESKO 因為有美國國防部背景，所以在軍事、民用、救援、醫(yī)療進行了多方位的嘗試。

在醫(yī)療方面，ESKO已有兩款醫(yī)療外機械骨骼于2012年上市，使用了鋁合金、鈦合金、碳纖維等金屬和復(fù)合材料，創(chuàng)建了高精度的感應(yīng)器、微型驅(qū)動馬達(dá)、擬人關(guān)節(jié)，配備了速度極快的中央處理器和強大的軟件系統(tǒng)。

目前用戶可根據(jù)自身的情況和康復(fù)進度選擇3種不同的康復(fù)模式：FirstStep（康復(fù)治療師輔助進行）、ActiveStep（用戶自主控制模式）和 ProStep（自動感應(yīng)用戶身體動作觸發(fā)每一步）。

Ekso產(chǎn)品的最大優(yōu)勢是得力于美國軍方的肯定，常年與美國國防高級研究計劃局DRAPA 有合作項目，在開發(fā)軍用設(shè)備方面與洛克希德馬丁公司也有合作。

Ekso在軍事上研發(fā)的產(chǎn)品Bleex使美國軍方產(chǎn)生了極大興趣，DARPA為此進行了相關(guān)撥款。隨后Ekso開始涉及醫(yī)療外骨骼機器人，在醫(yī)療方面產(chǎn)品質(zhì)量非常過硬，制造材料全都是同級別中最先進的，由此也帶來了高成本的問題，Ekso產(chǎn)品的單價比Rewalk昂貴得多。

Ekso Bionics

3、Cyberdyne

意念控制的外骨骼康復(fù)機器人。2001年，日本筑波大學(xué)三階吉行教授和他的研究小組正式推出了HAL（Hybrid Assistive Leg）系列混合助力腿外骨骼機器人，用戶全身都可以穿戴外骨骼機器人。

2008年HAL正式發(fā)布，2013年成為全球首個獲得安全認(rèn)證的機器人外骨骼產(chǎn)品（ISO/DIS 13482）。

2014年3月，Cyberdyne在東京上市，是日本首家生產(chǎn)醫(yī)用及社會福利事業(yè)用機器人的公司上市。公司2013年接收到診所使用的CE認(rèn)證，積極推廣在歐洲的市場，目前打算申請美國FDA認(rèn)證。

HAL作為助力外骨骼機器人最大的優(yōu)勢是“實現(xiàn)意念控制”，即大腦向筋骨系統(tǒng)發(fā)出的運動指令而動作，身體在動作的時會有微弱的生物電位信號溢出到皮膚的表面，采集皮膚上的生物電驅(qū)動外骨骼系統(tǒng)做相應(yīng)的動作的，外骨骼可以通過這套系統(tǒng)探測人體肌肉的發(fā)力點從而介入工作。

除此之外，工傷保險+租賃的組合使用方式成為它又一大優(yōu)勢，在德國，使用機器人套裝HAL的治療已經(jīng)可以使用工傷保險，同時患者可以支付5200美元左右的初期導(dǎo)入費后，就能夠以每月大約1700美元的價格進行租賃使用。

目前日本政府已將其列入“日本 Life Innovation 大國戰(zhàn)略發(fā)展計劃”，如果美國FDA審批能順利通過，Cyberdyne將有望實現(xiàn)巨大盈利。

4、Rex Bionics

無支撐式獨立行走外骨骼康復(fù)機器人。Rex Bionics是新西蘭的公司，Rex最大的優(yōu)勢是支持無支撐式獨立行走，外骨骼的操縱桿安置在扶手內(nèi)，操作無需手臂力量，適用于更廣泛的顧客群體。

表面采用了堅固的輕質(zhì)材料，從下至上的多處尼龍搭扣以及腰間的寬腰帶將使用者的身體與外骨骼捆綁在一起。為了兼容輪椅的操控習(xí)慣，Rex用腰間的兩個操縱桿進行姿態(tài)控制。

Rex重量為38公斤，由一個輕便充電池提供動力，充電一次可全天使用。每個Rex裝置都是為病人度身訂造的，預(yù)計售價最少約15萬元。Rex是唯一一家無需拐杖支持的自助式設(shè)備，適用于四肢癱瘓患者，即便是下肢癱瘓患者，也可以徹底解放雙手。

5、松下外骨骼

充氣式與軟體式外骨骼機器人。肘部和腕部裝有傳感器控制8塊人造肌肉，人造肌肉內(nèi)裝有壓縮空氣，用于擠壓癱瘓的部位，幫助偏癱患者。

當(dāng)外骨骼的傳感器檢測到使用者彎腰舉起重物時，電機通過傳動裝置為人體的四肢提供外部動力，減少人體的負(fù)擔(dān)，實時分析使用者的活動信息，并給予恰當(dāng)?shù)牧α枯o助，讓你用很小的力就可以搬起各種重物。

今年10月，松下公布了一項研究外骨骼在醫(yī)療上的研究成果，通過運用軟體機器人原理，這套人造外骨骼可以支撐多種人類肌肉運動，包括轉(zhuǎn)身等常規(guī)外骨骼無法實現(xiàn)的動作，是第一款可以使穿戴者轉(zhuǎn)身的外骨骼。

傳統(tǒng)外骨骼只能依靠連接處軸的轉(zhuǎn)動來對穿戴者提供支撐力，這也就意味著其形變范圍非常有限。而軟體塑料線不受連接軸的限制，擁有更大的形變范圍，因此穿戴者可以轉(zhuǎn)身、扭動跨步。

它的核心功能還在于可以通過腰部集成的傳感器對人體姿勢進行檢測，方便不同行動之間的模式轉(zhuǎn)換，不礙事也不會造成損傷。

6、PhoeniX

最輕的行走外骨骼。2016年加州公司suitX發(fā)布了可移動機械外骨骼PhoeniX，主要面向的是殘疾人士，其利用發(fā)動機幫助穿戴者移動雙腿。

早在2005年suitX就與已經(jīng)成為外骨骼產(chǎn)品市場領(lǐng)導(dǎo)者的Ekso Bionics合作，目前客戶主要為脊髓損傷患者、運動損傷患者、大腦麻痹患者和體力勞動者，面向家庭、社區(qū)包括兒童在內(nèi)的各個年齡階段的患者。

PhoeniX最大的特點在于極簡，這個行走的外骨骼，腳下沒有傳感器，膝蓋沒有制動器，重量只有12.25kg。極簡的設(shè)計外加先進的嵌入式智能微小組件是PhoeniX能夠控制其重量和成本的重要原因，外骨骼設(shè)計采用模塊化設(shè)計，主要分為一個髖關(guān)節(jié)模塊，2個膝關(guān)節(jié)模塊和2個腳模塊，客戶可以單獨使用或連接在一起，形成一個完整的系統(tǒng)，模塊化的外骨骼設(shè)計能夠使患者身體的每個部分都動起來。

這不僅削減了不必要的重量和體積同時也會讓電池的壽命延長，在完全組裝安裝，充電完成的狀態(tài)下可以不間斷連續(xù)4個小時的行走，最高步行速度達(dá)到每小時約1.8公里。Phoenix目前還在等待FDA的批準(zhǔn),在美國市面上出售的價格約為四萬美元。

7、 Soft Exosuit

DARPA（美國國防部高級計劃研究局）與哈佛大學(xué)的生物工程研究所簽訂了290萬美元的合同，用于開發(fā)柔韌的機器外骨骼裝置，增強士兵和普通人的力量，幫助行動不便和癱瘓人士重新站立起來。

所開發(fā)的裝置被稱為柔性機器護甲（Soft Exosuit），其功能與其他機器外骨骼裝置差不多。但不同之處在于，柔性機器護甲不像之前的裝置那么笨重，而是會很輕具有柔韌性。它由編織成帶狀的紡織物組成，能包裹在使用者的腰部和腿部，內(nèi)置微處理器、傳感器和能源。此外，腰部還會置入馬達(dá)，用于提供力量和機動性。

康復(fù)訓(xùn)練外骨骼機器人

1、Hocoma

瑞士HOCOMA AG公司成立于1996年，作為國際知名的醫(yī)療康復(fù)機器人公司，具有四款核心康復(fù)機器人產(chǎn)品。

Lokomat：是一款能夠提供即時反饋與評估的步態(tài)訓(xùn)練機器人，對中風(fēng)、脊髓損傷 、創(chuàng)傷性腦損傷、多發(fā)性硬化癥等神經(jīng)系統(tǒng)疾病患者有良好的康復(fù)效果。

目前，Lokomat幾乎壟斷中國高端康復(fù)機器人市場。Armeo：是一款能夠提供即時反饋與評估的上肢康復(fù)機器人，支持從肩膀到手指的完整的運動鏈治療，能夠根據(jù)患者的情況自動提供協(xié)助。

即使是癥狀嚴(yán)重的患者，也能用此款設(shè)備進行高強度的早期康復(fù)治療。Erigo：是一款集成的傾斜機器人系統(tǒng)，用于長期臥床病人的早期神經(jīng)康復(fù)訓(xùn)練。Valedo 系列：用于背部疼痛治療，包括 Valedoshape、Valedomotion 和 Valedo 三款產(chǎn)品，分別用于脊柱評估、診所治療和家庭治療。

2、Woodway

美國 WOODWAY 公司成立于 1975 年，一直專注于研制設(shè)計獨特、性能卓越、可靠耐用的競技訓(xùn)練、商業(yè)健身及醫(yī)療康復(fù)專業(yè)平臺。

該公司的康復(fù)機器人主要兩款，LokoHelp：是一款用于康復(fù)運動的步態(tài)訓(xùn)練機器人，除了可以減輕康復(fù)治療師的工作強度外，還能提高康復(fù)治療的效果。

KineAssist：是一款能夠模擬實際生活環(huán)境的康復(fù)訓(xùn)練機器人，可以提供包括平地走，爬坡，站立平衡，動態(tài)平衡等運動療法。除康復(fù)訓(xùn)練機器人外，該公司還有多款康復(fù)評定智能設(shè)備。

3、Harmonic Bionics

Harmonic Bionics公司開發(fā)的Harmony SHR項目于2011年在德克薩斯大學(xué)雷諾機器人實驗室啟動，資金來自國家科學(xué)基金會和美國宇航局。它既可以按照預(yù)先編制的程序自動重復(fù)模擬日常的多平面運動來促進功能恢復(fù)；又可以支持患者本人通過正常一側(cè)手臂來引導(dǎo)另一側(cè)完成復(fù)健動作；或通過實時記錄健康的手臂運動，并將其復(fù)制到受中風(fēng)影響的一側(cè)來進行以患者為主導(dǎo)的治療，或者稱為“雙向同步治療”。

Harmonic Bionics通過選擇德國運動塑料制造商igus的DryLin-T高性能直線軸承，以確保了外骨骼支架的高剛性、無需潤滑；而且，直線軸承機構(gòu)能夠一次鎖定到位，以防止不必要的尺寸變化。該產(chǎn)品也經(jīng)常用于機械制造、機床、包裝搬運和木工等行業(yè)。

4、大艾外骨骼機器人

北京大艾機器人科技有限公司孵化出大艾外骨骼機器人項目，研發(fā)團隊來自于北航醫(yī)療機器人實驗室，大艾外骨骼機器人是國內(nèi)唯一專業(yè)醫(yī)用的外骨骼機器人，唯一頂級脊柱損傷醫(yī)療專家支持、為專業(yè)康復(fù)設(shè)計的外骨骼機器人。

主要有兩款核心產(chǎn)品：Ailegs艾動，為雙足型下肢外骨骼康復(fù)機器人，能為腦損傷、脊髓損傷患者進行康復(fù)訓(xùn)練以及提供輔助行走功能。Aiwalker艾康，為移動臺架型下肢外骨骼康復(fù)機器人，在Ailegs功能基礎(chǔ)上，為患者提供準(zhǔn)確合理助力、正確步態(tài)引導(dǎo)、全方位保護、身體支撐等功能。

Ailegs

?Aiwalker

在2017年首屆中國高科技成果交易會上，大艾外骨骼康復(fù)機器人榮獲特別金獎。

12月，大艾機器人項目榮膺由英國約克公爵安德魯王子建立的全球創(chuàng)新孵化平臺“龍門創(chuàng)將（Pitch@Palace）”年度全球總決賽第二名，得到了安德魯王子及全球150余位國際商界領(lǐng)袖、專家學(xué)者和投資機構(gòu)代表的高度認(rèn)可。

5、臺灣上銀

上銀科技是臺灣最大的機械廠商，也是全球線性傳動領(lǐng)導(dǎo)品牌， 2009 年在臺灣證券交易所掛牌上市。

自行研發(fā)的產(chǎn)品從大型到微型的滾珠螺桿、線性滑軌、工業(yè)機器人等，打破日、德長年壟斷的精密機械市場。

上銀科技以“下肢康復(fù)訓(xùn)練機”作為跨足醫(yī)療用機器人的試金石，定位高端市場。目前已通過臺灣 TFDA 認(rèn)證、歐盟醫(yī)療器材 CE 認(rèn)證、與大陸 CFDA 認(rèn)證，第1批10臺下肢復(fù)康復(fù)訓(xùn)練機預(yù)計今年4月正式在大陸開賣。

上銀“下肢康復(fù)訓(xùn)練機”在全球已與多個醫(yī)學(xué)中心合作，在大陸就有10多家醫(yī)療機構(gòu)感興趣并有意與上銀合作，醫(yī)療經(jīng)銷體系也布建完成。臨床上已經(jīng)超過4000位病人體驗過HIWIN下肢康復(fù)訓(xùn)練機，具備早期介入治療能力，可以快速幫助病人恢復(fù)體力與基本之運動控制能力。在使用6周后有超過 85% 病人在平衡感與肌耐力都有明顯進步。

巨大市場有待發(fā)掘
據(jù)Fortune Business Insights統(tǒng)計披露，2018年全球康復(fù)機器人市場規(guī)模為5.298億美元。預(yù)計到2026年，市場規(guī)模將達(dá)到26.173億美元，復(fù)合年均增長率達(dá)22.1%。

2015-2026年全球康復(fù)機器人市場規(guī)模

（百萬美元）

從2009年開始，我國就相繼出臺一系列政策引導(dǎo)康復(fù)醫(yī)院的發(fā)展，并鼓勵有條件的單位配置康復(fù)輔助器具、康復(fù)機器人等智能設(shè)備。此前，工業(yè)和信息化部、發(fā)展改革委、財政部聯(lián)合印發(fā) 《機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016-2020 年）》，提出了我國機器人產(chǎn)業(yè)“十三五”總體發(fā)展目標(biāo)，即形成較為完善的機器人產(chǎn)業(yè)體系，要求在2020年，在產(chǎn)業(yè)規(guī)模上，助老助殘、醫(yī)療康復(fù)等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)小批量生產(chǎn)及應(yīng)用，在技術(shù)水平上，醫(yī)療健康、家庭服務(wù)、反恐防暴、救災(zāi)救援、科學(xué)研究等領(lǐng)域的服務(wù)機器人接近國際水平。
另外，納入醫(yī)保的康復(fù)項目也在逐漸增加，未來康復(fù)機器人相關(guān)治療費用的納入值得期待。有一個說法是軍用科技通常領(lǐng)先民用10年，從我國軍方開始裝備外骨骼的行為可以預(yù)測，我國在外骨骼研究方面必然會在未來幾年內(nèi)有良好的發(fā)展，結(jié)合我國康復(fù)行業(yè)人才上的巨大缺口，未來我國外骨骼行業(yè)前景無限。