人体外骨骼系统来了，拥有“钢铁侠”盔甲不再是梦

还记得《钢铁侠3》中，小罗伯特·唐尼饰演的主人公托尼·斯塔克在空中引爆的36套钢铁铠甲吗？

当时，也就是《复仇者联盟》中的纽约战役后，钢铁侠的生活遭到强敌严重破坏，在无路可退的情况下，托尼·斯塔克依靠设计精良的高科技装备——钢铁铠甲，最终战胜了强敌。

现在，这样高科技的钢铁铠甲不再只是电影中的想象，只是现实中它的名字变了，科研人员称其为人体外骨骼。

目前，人体外骨骼的应用已经相当普遍，从战场到工厂，再到整形外科和物理康复，都有它的身影。

最新一期的《经济学人》中就介绍了人体外骨骼的最新进展。人体外骨骼是将人造骨头和肌肉穿戴在人体外面，起到辅助和保护的作用。

看了上图是不是觉得人体外骨骼根本没有必要，长期负重还会对人体造成伤害？实际情况却恰恰相反。

《经济学人》指出，士兵身体81%的部分没有得到防弹衣和头盔的保护，而目前一个美国军人的装备负重是50kg，这几乎超过美国陆军科学委员会规定负重的2倍。有了人体外骨骼后，则能帮助士兵减轻负重，同时还能起到保护作用。现在这样的装备无论是在战场上还是战场外的使用都在增加。

最先进的人体外骨骼装备是由美国佛蒙特州一家叫修订军事（Revision Military）公司生产的装备。该款装备的全名为人动操控服（KOS ：Kinetic Operations Suit ）。对于一个士兵来说，这套操控服给了他三倍的保护，却只给他的运动增加了一点点的负担。

人造脊椎将头盔的重量分散到肩膀上的铠甲上。铠甲的重量保护了士兵的躯干，即通过其他人造脊椎将重量转移到臀部和腿部。这样一来就减轻了他颈部和背部的所有重量，颈部和背部是人类骨骼中最薄弱的环节。但士兵的腿部还是需要承受额外的重量。为了解决这个问题，KOS使用钛铝装置，同时加上铠甲来降低下肢。电动马达通过服装用的线连入加速器和嵌在服装里的传感器上，这样一来士兵在移动腿部时就能移动这些轴承。

根据曾在修订军事公司工作的前特种部队士兵布莱恩·道林的采访，该系统既灵活又强大到足以帮助佩戴者满载跨越崎岖地形。目前，包括美国在内的一些国家军队正在评估这个系统。

《经济学人》中还介绍了另外一套目标更加野心勃勃的军用外骨骼系统，这套系统由特种部队自行开发。该项目的承包商中有美国国防建设行业中最响亮的名字，例如通用动力，洛克希德马丁公司和雷神公司。有趣的是，这其中还包括了设计科幻电影《钢铁侠》中铠甲的好莱坞特效公司 Legacy Effects。这些公司拿出了被称为战术突击灯操作服的装备（Tactical Assault Light Operator Suit，简称TALOS），这套装备的简称是古希腊神话中一个神秘动物的名称。

TALOS的重量将穿戴者的2倍，这样的重量能防弹。同时，这套衣服还提供了冷却系统；一组监控穿戴者生理状况的传感器和超人般的力量。根据特种作战司令部负责人General Joseph Votel的话，这套装备的结果将具备“举世无双的战术能力”。

《经济学人》称，TALOS的原型应用可能得等到2018年，它的战争版至少还有十年之遥。即使是修订军事公司制造的稍微温和的系统要适应战争也得等好几年。在此期间，世界其他各国军队都在寻找无动力的人体外骨骼系统。

澳大利亚国防部设计的被动式可穿戴外骨骼

例如澳大利亚国防部设计的被动式可穿戴外骨骼，能将士兵负重的2/3直接转移至地面。这套系统重量不到3千克，配有两条简易鲍登线（即能够在独立外壳内移动的钢缆）。鲍登线通常用于提供一种拉力（如摩托车的离合器），由于这些缆线的外壳能够起到固定作用，防止缆线发生卷曲，使其还能提供一种推力（如舰船的转向控制）。正是借助这一特性，被动式可穿戴外骨骼才能将负重从背包转移至地面。另外，这些缆线是柔性的，能够随穿戴者弯曲，不会妨碍穿戴者的动作范围。而且，如果不需要这些缆线，可以简单拆卸并放入背包携行。

另外，美国历史上最为知名的一家军工企业——洛克希德马丁公司则已经向外界展示了自己的FORTIS 军/民两用外骨骼。这款外骨骼的一个重要优势就是能够适配穿着者的身高和体型，帮助穿着者搬起重达 16 公斤的物品，而不需要穿着者自身花费太多力气，因为外骨骼可以自动追踪穿着者的动作。

目前洛克希德马丁公司已经在 FORTIS 框架下开发了两套不同的外骨骼，并且已经拿到了美国国防部的订单，将会在佛吉尼亚州和华盛顿州两个美国海军造船厂开展测试实验。

隐形椅子

汽车制造商业也在加入这个行业。今年早些时候，奥迪和戴姆勒公司就与瑞士的Noonee合作，开发一款名叫“隐形椅子”的产品。这项产品主打舒适服贴，由铝和碳纤维材料所制作，重量只有2公斤，当使用者需要椅子的时候，只要将双膝弯曲，做出“坐椅子”的姿势就会启动设备，蹲到某个角度就能自动锁定支架，“空气椅”也就完成了。在其未被激活时，你可以正常走路，甚至跑动。而按下按钮后，它可以迅速锁定你指定的位置，然后让你坐下，如同那里有一把椅子一样。

最后，除了公司在研究人体外骨骼系统外，一些大学也有自己的研究，包括加拿大多伦多的里尔逊大学和著名的卡内基梅隆大学。其中卡内基梅隆大学设计的“协助行走离合器”（Walking Assist Clutch）可模仿人类控制腿的方式，让人保持平衡。

他们通过研究人类的反射行为和其他神经肌肉控制系统，设计出该平衡控制策略，并且在仿真实验室中进行过实验，结果证明该策略能让人在不平坦的地面步态平稳，即使倾斜或遇到推力也能很快从中恢复平衡。

最后，《经济学人》指出，人体外骨骼的未来研发很有可能不在动力版本的系统上，而在于市场应用前景广阔的医疗辅助领域和生活中。以欧盟为例，目前正在跨国开发一个名为机器人伴侣（Robo-Mate）的项目，资金达到1500万欧元。该项目是包括上下两个外骨骼动力系统，能减少90%的负重量。最早的实验对象是菲亚特公司，第二个是法国的INDRA公司。这套系统希望能帮助流水线上的工人，减轻他们的工作负担。

也不单只有机器人伴侣项目，从松下的Activelink公司再到意大利的机器人技术实验室，目前都在开发体外骨骼系统，希望能帮助工人减轻工作负担。

ReWalk

当然，人体外骨骼系统能带来最大改变的可能是那些截瘫的人。现在无论是以色列公司生产的ReWalk机器人，还是克利夫兰当地生产的人工骨盆运动器，都能附在人体外部，帮助佩戴者行走，能让其在一个小时的时间内，在电池耗尽前，帮助其爬上楼梯。

2012年以来，ReWalk机器人已经在欧洲上市，美国的上市时间是2014年。美国的派克汉尼汾公司的产品在今年11月份已经批准在欧洲上市，美国也指日可待。

外骨骼系统的用途非常广泛，一些系统能在战场上起到作用，但有时候，对于平常人来说，能帮助他们征服一节楼梯就够了。