北京
在《鋼鐵俠》《流浪地球》等科幻影視作品中，人類穿上機械外骨骼，瞬間獲得強大“超能力”。如今，炫酷的機械外骨骼正逐步應用于軍事、工業和醫療康復等領域。
柔性潛水助力外骨骼系統 圖源：中國科學院深圳先進技術研究院
現實生活中的機械外骨骼不同于科幻作品里的“鐵甲洪流”，更多的是穿戴在人體表面的人工智能，依靠驅動器、傳感器、控制系統等和人體“聯動”，智能感知人體和環境的特點，增強人體的運動能力。
對工人來說，它是“超級外掛”，通過意圖感知技術精準預判動作，并自適應調節輔助力度；對士兵來說，機械外骨骼是“負重神器”，能將裝備的重量傳導到地上，減輕行進時的體力消耗；對于那些因中風或脊髓損傷導致下肢癱瘓的患者，機械外骨骼能夠幫神經慢慢“記”起怎么走路，實現“說走就走”。
作為能穿上身的“硬功夫”和“軟實力”，機械外骨骼首先要像一件合適的“衣服”，結構設計上要基于人體肌骨模型，讓外骨骼與人體具有高度的運動相容性。這就好比衣服必須要尺寸合適，才能不影響肢體的運動，帶來貼身保護和舒適度。
其次，機械外骨骼要有足夠的“思想”，可以根據穿戴者的行為舉止，乃至腦海中的想法實現精準助力。要做到這一點可不容易，需要結合機械、物理、生物等多模態傳感信號進行模式識別，對人體的肢體運動、生理電信號、肌肉拉伸情況進行精細檢測，并結合具身智能算法進行學習。
從理論到實踐，面臨著更為深刻和復雜的難題。首先，現有的機械外骨骼往往具有剛性框架，質量和體積龐大，難以適應不同個體的身體參數，長時間穿戴會造成不適。其次，理想的機械外骨骼應當能夠與人體運動無縫對接，例如在快速行走、跑步或跳躍時，能夠即時調整助力大小實現“按需輸出”；但受限于傳感手段和具身模型的泛化性能，現在的機械外骨骼尚無法滿足復雜任務的精準理解需求。此外，續航時長也面臨挑戰，能量密度仍然有限的電池，也是限制機械外骨骼普及的瓶頸之一。
技術進步正推動著機械外骨骼往“輕、智、親民”的方向發展。隨著材料科學的不斷進步，新型輕量化材料的應用將使得機械外骨骼更加舒適，不給穿戴者帶來過重的負擔；依靠AI大模型，機械外骨骼能夠根據穿戴者的需求自適應切換工作模式，為使用者提供更加個性化的輔助；此外，隨著制造成本的逐步降低，機械外骨骼將不再只是醫療和軍工領域的高端產品，還會漸漸走進日常生活，成為老年人等群體的重要輔助設備，甚至可能出現在太空探索、災難救援等復雜環境中。
總的來說，機械外骨骼正從科幻電影中的神奇裝備逐步走向現實，帶來更多便利。隨著技術的不斷突破，機械外骨骼將更加輕量化、智能化、市場化，不僅增強人體機能，還能幫助人類突破自身局限，為人機協同的宏闊遠景開拓更大空間。
來源：人民日報
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