外骨骼时代正在到来：原理、历史与应用

外骨骼正从概念走向商业与临床应用。已知较早构想包括1890年俄国自学发明家尼古拉斯·亚格恩为锻炼设计的可穿戴装置专利，以及1919年美国人莱斯利·C·凯利获得的蒸汽动力助步装置专利，后者属于早期动力外骨骼构想之一。至1960年代末，已出现多款带电子控制系统的驱动式机器人外骨骼；此后研发加速，催生大量商用与临床设备。外骨骼通过产生力来让穿戴者更有力、更快或更不易疲劳，部分还可提升动作精度与灵巧度、支撑姿势，或增强超越常人能力、帮助体能受限的患者。现代主动机器人外骨骼通常采用轻质机械框架与符合人体工学的固定点，多附着于躯干、腰部及上肢或下肢。例如乌克兰可见的Hypershell固定在腰与大腿，辅助髋关节屈伸并加强下肢动作；宜家使用的SuitX附着躯干与上肢，支撑背部与肩部。多数动力外骨骼由电池供电，通过执行器把电能转为机械运动，再由内嵌控制单元协调运动轨迹与施力大小；设备借助传感器感知任务与穿戴者状态，例如跑步时加快辅助节奏，察觉疲劳时提高输出功率。