Exoskeleton修理

外骨骼是一种通过机械交互增强或辅助人体运动的可穿戴设备。它们用途广泛，包括医疗（康复与辅助）、职业（减少损伤与提升表现）以及休闲娱乐（活动支持）。外骨骼还可以按身体部位或任务、结构（刚性或柔性）以及其他特征进行分类。

由 Nicholas Yagin 发明的最早的外骨骼。

按照现代标准可被视为外骨骼的早期可穿戴设备，早在"外骨骼"这个术语出现之前，于19世纪中后期至20世纪初就已开始发展。许多早期的外骨骼装置被称为支架、支撑器、计步器或机械装置。它们旨在改善姿势、活动能力及其他体力任务，但其中大多数设备仅停留在原型或概念阶段，并未商业化，也未得到广泛采用。

最早的可穿戴外骨骼之一是1890年7月由俄罗斯工程师 Nicholas Yagin 设计的被动式刚性装置。其目的是增强跑步、行走和跳跃能力。20世纪初开发的另一种外骨骼是由美国发明家 Leslie Kelly 制造的蒸汽动力柔性外衣。该外骨骼旨在通过向与穿戴者肌肉平行排列的人造韧带传递机械动力，来提升穿戴者的跑步能力。

外骨骼技术在20世纪中期继续发展，为开发用于增强和康复的可穿戴辅助技术带来了新的可能性和挑战。这一时期外骨骼技术较为显著的成就之一是可穿戴摄像稳定器的出现。然而，由于当时针对外骨骼的市场推广依然极少甚至没有，该技术很大程度上独立发展成了自己的门类，但在1970年代得到了广泛采用并取得了成功。

显示操作人员在 Hardiman I 原型机中的示意图。

在这一时期，外骨骼技术在军事领域的应用也开始受到关注。1951年，美国陆军弹道研究实验室（BRL）启动了一项动力外骨骼研究，旨在辅助士兵行动。到1963年，BRL研究员 S. Zaroodny 提交了一份外骨骼原型方案。然而，由于相关的工程挑战，该原型是否真正被制造出来仍不确定。

1960年代，美国武装部队与通用电气公司共同开发了另一个名为 Hardiman I 的外骨骼项目。该外骨骼采用液压机械双边伺服系统，可将穿戴者的力量放大25倍。这意味着提起一件240磅（110公斤）的物体时感觉像提起10磅（4.5公斤），并且能够提起高达750磅（340公斤）的物体。Hardiman I 还具备一个称为力反馈的功能，使操作者能够感知正在操作的力和物体。然而，Hardiman I 存在多种设计限制，导致该项目被标记为彻底的失败。任何尝试使用完整外骨骼的行为都会引发剧烈且不受控制的运动，这使得研究人员对在机器内部放置操作人员感到犹豫。除了操作上的复杂性外，Hardiman I 本身重达1,500磅（680公斤），其力反馈功能也无法按预期工作，反而会导致与之交互的任何物体被毁坏。

显示 Pitman 外骨骼设计特征的示意图。

外骨骼技术在1980年代和1990年代继续发展，充当不断演进的试验平台和探索性原型。一个值得注意的概念性外骨骼是由洛斯阿拉莫斯国家实验室开发的 Pitman。Pitman 是一款重达500磅的"动力装甲服"，主要用于低强度冲突和反恐行动中的陆军步兵。它采用纤维增强聚合物/陶瓷复合装甲，头盔中装有脑部扫描传感器来控制装甲服。然而，由于当时被认为过于复杂且不切实际，Pitman 从未超越初始概念阶段。

在康复领域，外骨骼技术取得了重大进展。其中一个例子是 Lifesuit 外骨骼，这是一种机器人康复装置，旨在帮助瘫痪患者进行旨在恢复活动能力和学习行走的治疗性锻炼。早期的 Lifesuit 仍需线缆连接，但后来的设计使 Lifesuit 外骨骼具备了更强的便携性，Lifesuit 的发明者 Monty Reed 曾穿着它在公共道路赛跑中行走。

自2000年以来，外骨骼领域的重心发生了转移和扩展，这在一定程度上得益于设计、实现和应用方面的重大进步。对于能够大幅提升人体能力的全身增强型机器人的关注已经减少，取而代之的是更小巧、更简单的专用设计。现代外骨骼作为可穿戴工具，为有限的任务提供帮助，例如为中风患者提供脚踝支撑，或为流水线工人提供肩部支撑。

21世纪初还出现了面向休闲、研究和教育用途的新兴外骨骼类别。其中包括用于帮助用户行走、跑步、徒步甚至滑雪的外骨骼产品。

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