助力机械手传说中的外附魂骨

　　尼古拉斯·戈茨(Nicholas Gotts)是福特汽车公司的一名员工，过去 6 年里，他几乎每天都在福特旗下的野马跑车装配线上忙碌，干得最多的事情就是拧螺丝。在汽车流水线上，员工们大多会使用工业级的电钻机，站在汽车底盘下方，将电钻机举过头顶，才能把螺丝固定到框架内。这个动作戈茨每天大概要做 500 次，这也使他早早患上了腰肌劳损。但从去年开始，戈茨在装配线上动作变得轻快许多，也不像以前一样做一刻就要停下来歇一歇。

　　秘密在于戈茨身上那套特殊的工作背心：它的主体是一块金属背板，由两侧的肩带和腰间的环形臀带所支撑，与之相连的管状支架则从后背一直延展到双臂两端。因为其构造和设计和人体骨架相似，这种奇怪的装置也有一个更形象的名称，叫做「外骨骼」。

　　自蒸汽时代起，一名俄罗斯人就曾萌生过「用外置骨架配合压缩气囊的方式来改善人类运动力」的想法，但当时并未集成供电系统，反而需要由人自己花力气来操作，动力没多少，负担倒是重了许多。

　　到了上世纪 60 年代，真正意义上内置了动力系统的外骨骼设备才出现。当时，通用电气公司应美国军方要求，开发了一套名为「Hardiman」的增强型装甲，号称能让使用者举起近 700 公斤的重物——相当于举起一头水牛。

　　然而，历经 60 年，大部分人对外骨骼的认知仍然只停留在电影和游戏作品之中，它们满足了少数人对超能力的想象，却更像是一个被娱乐化的产品。而在现实世界，这个看似能赋予人体奇特能力的设备，却并没有那么令人瞩目。

　　因外骨骼而改变的医疗、工业和军事领域在收到福特汽车的订单前，Ekso Bionics 公司已经获得了打开医疗市场的钥匙。2012 年，Ekso Bionics 推出首款外骨骼支架设备 Ekso GT，开始与当地的神经康复中心合作，让截瘫患者和其它行动不便的病人能够重新获得站立能力，或是用于步行训练。

　　整套设备由铝合金和钛合金构成，虽然重量高达 20 公斤，但由于独立的支撑结构，以及连接的金属支架，重量会转移到最底部的脚板上，所以穿戴者并不会有明显的负重感。同时，腿部和膝关节的传感器还会检测患者的运动能力，再通过电动马达来施加外力，帮助患者双腿移动。

四年后，这款设备拿到了美国 FDA 食品药品管理局的许可，意味着 Ekso GT 能够名正言顺地用于治疗脊椎受损或中风患者。Ekso Bionics 的创始人 Russ Angold 回忆说，在医疗领域崭露头角后，便开始有人向他咨询，是否有面向工人的外骨骼设备，而福特便是其中一家。

「他们问我，既然瘫痪的人可以重新走起来，那么你们能用同样的技术，让工人变得更强壮吗?」事实上，但凡是那些需要举起手臂，并长时间保持一个姿势工作的人——比如要肩扛巨大器材的摄影师，餐厅里的上菜员，或是精密仪器维修的电工等，都或多或少存在手臂和肩部肌肉的劳损，甚至会蔓延到背部和腰部，对日常生活造成影响。

　　为了降低这种长期重复作业后造成的身体损伤，自 2017 年起，福特汽车公司开始与 Ekso Bionics 合作，在美国两家工厂测试新的工业用外骨骼设备「EksoVest」，一年后，这种装置适用范围扩大至福特在全球的 15 个地区工厂。如今，福特已不是唯一一家将外骨骼设备运用到工厂装配线上的公司。在加拿大胡士托市的丰田汽车工厂中，同样有近 200 名工人同样在使用 Levitate 公司的「Airframe」外骨骼来协助超声波焊接的检测工作，而宝马和波音公司的流水线上也有类似产品的身影。

　　可以说，对于那些想要保护工人，提高效率，并避免出现巨额医疗赔偿的工厂来说，这些外骨骼无疑是个不错的帮手。

工人尼克·范德巴恩(Nic Vanderbaan)就表示，41 岁的他已经很难脱离外骨骼去工作，这就像有人在帮他托起手臂并保持固定，而如果他想把手垂下来，这种托力也会渐渐消失。

「它不会让你获得超人般的怪力，但却能减轻你的工作负担。一旦习惯后，你就会把这些金属支架视为自己身体的一部分。」至于在军事领域，外骨骼的相关研究则会更早，各大国一直都在加强对外骨骼的研究力度。如今很多民用领域的外骨骼技术，比如前文提到的 Ekso Bionics，本身也有非常深厚的军方背景。

　　目前，知名军工企业洛克希德马丁公司开发的 ONYX 外骨骼系统，正计划在今年下半年交付美军进行野外测试。它的目的并非是增强战斗能力，而是减轻使用者腿部和背部的负荷，中国同样展示过类似的原型产品。

此外，美国陆军实验室也在探索「第三臂」的概念，即使用外挂的小型机械臂来作为武器支架，缓解士兵的肌肉疲劳。当痛点问题被解决之后，外骨骼就逐渐成为这些行业中切实的需求，但对大部分普通人来说，想要亲身接触到外骨骼仍不是一件容易的事。

普通人想拥有外骨骼依旧很难，成本就是个大问题每一家生产外骨骼的公司，都希望自家设备能够获得更广泛的普及。毕竟，如果它能让截瘫患者重新获得行走的能力，为什么不能取代轮椅呢?但这其中涉及两个难点，一是高昂的成本，二是电池问题。

　　2017 年，《华盛顿邮报》曾报道了一位因手术失败导致下肢瘫痪的患者，当时她在康复中心借助以色列 ReWalk 公司的外骨骼产品重新获得了行动能力，但在沟通理赔时却遭到了保险公司的拒绝，理由是「担心设备的安全性和实用性」，所以并未将外骨骼列入到投保范围内。当时，一套 ReWalk Presonal 6.0 外骨骼套装的价格约为 8 万美元，Parker Hannifin 公司生产的 Indego 则接近 10 万美元，至于前文提及的 Ekso GT 还会更贵，大概在 15 万美元左右，这远远超出了单个家庭可支付的范围。也因如此，目前大部分外骨骼公司的销售目标只能集中在大型康复中心、医院或是工厂里，如果个人想要购买，获得保险公司的补贴会是一个不错的路径，但前提是需要获得保险公司的认可。

　　「他们对外骨骼的预期是，它不仅能帮助人们恢复行走能力，还可以提供一定的医疗效用或帮助。」耶鲁大学放射学教授 Howard Forman 说，他认为目前外骨骼设备的定价，超过了它们在保险公司眼中的价值。不过，一些外骨骼产品也会强调自己对人体机能的改善。比如在 ReWalk 产品介绍中，就标注了「可以降低患者的体脂、改善肌肉对姿势的控制、平衡肠道及膀胱功能，并提高氧的代谢及心率」等字样。然而具体的改善功效也因人而异，故很难给出明确的的量化指标。

　　此外，动力外骨骼往往会内置大量的检测传感器和液压装置，如果不想拖着一根电线走来走去，唯一的办法就是自带电池，可现阶段多数设备仅能坚持数小时的续航，极大限制了户外的行动范围，而在有限的体积下，堆电池的做法肯定是行不通的。一个残酷的现实是，假如一台外骨骼失去了供电系统，那么它和一堆废铁也没什么区别，这也是为什么至今仍很难在军事领域看到外骨骼设备的大规模使用。当然，已经有公司开始研究低成本，以及轻量化设计的外骨骼设备，它们会使用更轻的材料，更紧凑的造型，或是引入 AI 技术，让这些机械支架能够更精准地识别我们的肢体动作。

　　加州大学伯克利分校和 suitX 就曾给过一个不那么奢侈的成品。两者合作主打的 MAX 将外骨骼分为背部、肩部和腿部，各部件的定价均不超过 5000 美元，买家可以根据实际需要入手全套设备，也能只选择其中一两件，资金压力明显会小不少。之后，SuitX 还计划打造更多智能化、低成本的外骨骼设备，比如帮运动员减少氧气消耗量，使其获得更长的奔跑时间。

　　在美国范德堡大学，工程师们还研究出一种由弹簧驱动的外骨骼设备。和那些几乎布满全身的金属支架不同，这个外骨骼只有踝关节的部分，仅有 400 多克重，加上不需要设计电池和动力系统，原型产品的成本仅为 100 美元。这和卡内基梅隆大学此前发明出的踝关节外骨骼十分相似，两者都宣称可以减少使用者小腿肌肉的负担，缓解走路时所需要承受的压力。

　　外骨骼走向商用的背后，也是人与机器关系的不断演变据 ABI Research 的研究报告称，今天，整个外骨骼市场的硬件收入仅为 1.92 亿美元，预计到 2028 年会达到 58 亿美元的规模。事实上，除了工业、医疗和军事领域，外骨骼似乎还没有找到其它更合适的使用场景。这不仅是因为价格高低，还要回答能拿来干什么的问题。总不能说，我们买外骨骼就是为了去搬砖吧?何况在这些领域，外骨骼所面对的竞争不仅来自于同行，还有其它新兴技术，比如成本同样在下降的 AI 智能机器人。

在仓储、物流和服务业等多个领域，AI 智能机器人已经能完全取代人类的工作;而对于那些追求效率、想要实现全天候运作的工厂来说，一个能 24 小时不间断工作、不知劳累、甚至不会犯错的机器人，比人本身更吸引人。也有人开始担心，外骨骼的普及会衍生出新的矛盾。英国工程技术学会教授诺埃尔·沙基(Noel Sharkey)接受 BBC 采访时就说：

「如果工人穿上外骨骼工作，疲劳感减少了，那么工厂是否会要求他们投入更长的工作时间呢?没人能阻止这种情况的发生。」在上个月美国旧金山 Gray 艺术节上，一群身穿外骨骼的人正在黑暗风格浓郁的工业电子配乐中起舞，每个人的动作都高度一致，宛如一个个提线木偶。

　　真相是，在开演之前，举办方将事先编排好的舞蹈动作脚本导入至每一个外骨骼设备中，这意味着观众们看到的舞姿，实则都是那些由金属支架和液压缸组成的外骨骼决定的，人在这里不过是一个道具而已。创作者路易斯-菲利普·德默斯(Louis-Philippe Demers)说，他希望通过这场向意大利诗人但丁《地狱篇》致敬的表演，重新激发人们对技术、机器控制议题的思考。但也有人另辟蹊径，选择把外骨骼变成内骨骼，直接和人体融合，变成组织的一部分。

麻省理工学院的休·赫尔(Hugh Herr)教授就把自己描述为「仿生人」，他在某次登山事故中失去了双腿，之后就接入了一个包含人造电极的假肢，与大腿神经相连接，以便更灵活地控制自己的「双脚」。在 2014 年的 TED 演讲中，他表达了这样一个观点：

「我相信植入式神经终究会超过假肢的范畴，进一步扩展至外骨骼领域，让人类仅靠意念和感觉来控制它们，并从根本上创造一个重新认识自我潜能的领域。」或许外骨骼的迷人之处，恰恰在于人在其中的全面参与感，就好像无论是外置铠甲的钢铁侠，还是内注金属的金刚狼，意识都还是属于自己的，而无需对智能机器人拱手让贤，只是如果我们选择让自己全面机械化了，人类又还是人类吗?