黑科技！动力外骨骼技术前景可期 穿上战衣你就是下一任黑豹

像所有哺乳动物、鸟类和鱼类一样，人类拥有内骨骼。

内骨骼是由刚性骨或半刚性软骨结构组成的框架，通过韧带和肌腱相互连接。

另一方面，外骨骼执行类似的功能，但从外部支持身体。

像蜘蛛、蟑螂和蚂蚁这样的昆虫;一些软体动物像蜗牛;以及螃蟹和龙虾这样的甲壳类动物都有外骨骼，它们有不同的形状和结构。

作为一项技术，动力外骨骼是一种人工机械系统，可以帮助用户执行物理任务，克服残疾并增加力量。

作为一种辅助技术，外骨骼设备可以被视为各种类型的可穿戴设备，例如动力假肢，仿生肢体，下肢和上身支撑以及军用和运动外骨骼。

麻省理工学院媒体实验室的研究小组之一，Biomechatronics Group的研究人员，多年来一直致力于推动动力外骨骼技术的发展。

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外骨骼进入人类生物力学时代

麻省理工学院Biomechatronics团队负责人任Hugh Herr梦想有一天能够穿着一件衣服，全天以20英里/小时的速度跑步，而不会感到疲倦。换句话说，增加他的耐力以超越自然身体限制。

这个场景让人想起童话故事《小拇指》，这是一部鲜为人知的故事，由查尔斯·佩罗(Charles Perrault)撰写，他是不朽的经典作家，如《睡美人》，《小红帽》和《灰姑娘》。

在这个童话故事中，主人公小拇指偷走了食人魔的宝物红靴行走得飞快，成了国王的使者，从此让全家过上了富裕的生活，这种靴子可以根据穿戴者的尺寸进行调整，并允许他们日行千里。

Herr是一名工程师和生物物理学家，他在1982年的一次攀登事故中失去了双腿，这使他定下了到今天仍在追求的任务，并给他起了“仿生人”的绰号。

“那将令人振奋和美好的画面，是人类目前无法拥有的一种体验。” Herr教授与团队负责人Tyler Clites分享了同样的愿景。

在Biomechatronics集团内部，Clites参与了几个项目，如假肢肢槽和兔子神经控制外骨骼。

Clites与他的生物力学和生物医学工程师一起，正在微调技术，以建立生物混合假肢，通过佩戴者的想法与身体进行交流。

他们正在开发的机器外壳套基于所谓的神经体现设计，它弥合了人类神经系统和设备之间的差距，使得动作更加和谐。

图片来源：BBC

现在正在实验室开发的外骨骼假肢不仅仅适用于截肢者和残疾人等医疗应用。

他们还寻求照顾那些工作需要体力劳动以危及其安全并影响其生产力的工人。

“现在有人可以用叉车搬运重物。但是，如果他们能够佩戴外骨骼让他们做同样的事情，那么或许可以更好地将他们与正在执行的任务联系起来。”Clites说。

目前，外骨骼和其他辅助假肢很重且很麻烦。然而，Biomechatronics Group研究小组的研究人员认为，他们将逐渐减少设备的体积，以至于他们能够将这项技术应用到“高性能服装”中。

道德问题

Foundation for Responsible Robotics联合创始人Noel Sharkey教授却对这种能让人类长时间工作的技术表示担心。

他告诉BBC，“或许你在建筑工地使用外骨骼，认为能帮助人们减轻身体疲劳，但是工作时间变得更长却会让你精神疲惫，而且我们没有办法阻止它。”

“我们设计这些系统，然后质疑它是否可能被滥用。我们从一开始就需要道德设计，我会设计出六小时后自动关闭的外骨骼。”

但是，Clites并不想限制这项技术。 “即使有些人会酒驾，我们也没有停止制造汽车。”他告诉BBC。

“我们关注技术，并认为如果利益大于人们滥用它的风险，那么我们很高兴追逐这项技术。”

半机械人的雄心壮志

Herr教授是一位自称为“仿生人”的人，这还得多亏了他的团队设计的机械腿，在他十几岁的时候，一次登山事故让他双腿截肢。

他的双腿经历了多次迭代，以达到目前的高科技标准。

“当我想到移动腿时，来自我的中枢神经系统的神经信号通过我的神经，并激活我残肢内的肌肉。”他在今年早些时候的TED演讲中解释道。

“人工电极感知这些信号，仿生肢体中的小型计算机将我的神经脉冲解码为我预期的运动模式。”

但他补充说，他“还不是一个半机械人”。

他的朋友Jim Ewing在一次攀登事故中也失去了小腿，他的受伤肢体由MIT名为Team Cyborg的外科医生、科学家和工程师团队重建。

外科医生将剩余腿部的肌肉连接起来，让其内部的神经继续向大脑发送信息，帮助他的仿生肢体更自然地工作。

工程师们制造了假肢以实现双向通信，信号从他的大脑传到残留的小腿并进入仿生肢体。

Herr教授认为，这让Ewing再次登上开曼群岛的山峰，但这只是旅程的开始。

“我相信神经体验设计的范围将远远不止替代假肢，并将人类带入将从根本上重新定义人类潜能的领域。”他在TED演讲中说。

“在21世纪，设计师将神经系统扩展为强大的外骨骼，人类可以通过他们的思想来控制和感知。”