提起外骨骼
想必大家都不會陌生
漫威電影《鋼鐵俠》中
託尼斯塔克所穿的機甲就是一套全身外骨骼
怎麼樣
看起來是不是很炫酷
託尼斯塔克也憑藉著這套外骨骼
以凡人之軀
與其他超級英雄一起建立了復仇者聯盟
外骨骼的定義最早其實來源於動物，即外部的骨骼，這些外部骨骼一般用於支撐和保護動物，與之相反的是人類這樣「內骨骼」的生物。
因此，外骨骼機器人一般是指那些能夠保護自身，並增強人類能力的可穿戴機電設備，從單一的穿戴電子類產品，後續逐漸形成電子、機械、仿生的跨界融合，形成一項面向未來的獨特前沿技術，在應用領域上也發展衍生到包含那些能夠增強（幫助康復）殘疾人的可穿戴設備，主要用於幫助病人做步態康復訓練。因此目前從功能上，一般將外骨骼機器人分為增強型外骨骼和康復類外骨骼。
增強型外骨骼一般以軍用為主，軍用外骨骼主要是由兩部分組成，分別是上肢機構和下肢機構。人在背負重物時，上肢機構能夠發揮它最大的作用，將部分力分布到腰部和腿部上，傳給下肢結構。下肢機構則會將壓力傳遞到腿部，能夠吸收部分衝擊，從而保護膝關節。
這個設計能夠高度匹配人體的關節運動。在用戶穿戴完之後，在運動時對人體沒有幹涉。而且還能適應高原、室外，涉水等複雜和環境惡劣的地方。通過資料顯示，此次研製的外骨骼是單純靠機械助力，總體重小於5kg，穿上之後，人體最大可承受70kg，行走的時候能夠為肩膀減重30%，而在站立時能直接減重一半，穿戴最快能夠小於2秒，脫的話大約在30秒以內。
我國在外骨骼技術運用方面主要注重於兩個主要任務：負重 和 搬運。
因為中風或者意外事故的傷害，導致了很多肢體功能障礙患者，他們需要定期進行大量的康復訓練以維持肢體的基本功能，而康復外骨骼機器人作為智慧機器人技術與康復治療理論相結合的產物使其擁有傳統人工輔助訓練方法無法比擬的治療效果和用戶體驗。
這種方式減輕了患者對治療醫師的依賴，它能幫助醫療師完成重複枯燥的康復訓練治療，更好的幫助患者恢復其肢體運動功能，為人類帶來了巨大的方便。
外骨骼與穿戴者構成典型的人機共融系統，具有變量多、非線性強、不確定性大等特點，易受機械誤差、信號傳感誤差及外部幹擾等因素的影響。為保證人機動作的協調性，外骨骼的設計不但要在運動學與動力學上與人體匹配，還要具備人機互動能力和自適應能力，以確保穿戴者的安全與舒適。
下面為大家介紹兩種現階段我國研究的新型外骨骼機器人技術
自適應離散滑膜控制器，將自由度非線性機器人動力學模型線性化，基於冪函數，指函數和差分函數設計等，通過計算做到了在不確定幹擾存在的情況下，具有較高的動態響應性能，可最大限度的按照穿戴者的意願完成手臂各關節運動。
外骨骼機器人大多採用剛性結構，由於剛性外骨骼關節中心與人體下肢的生物關節中心較難對齊，且剛性結構限制了人體運動的自由度並影響穿戴舒適度。
為了解決上述問題，研究學者們提出了性下肢外骨骼，柔性外骨骼主要使用柔性材料，電機驅動，控制電機旋轉驅動柔性線繩伸縮以產生拉力，作用於人體的相應關節，以提供輔助力；這類外骨骼大多應用於人體行走過程中助力，以減少肌肉代謝。基於我們設計的柔性外骨骼機器人，根據人體在行走過程中的步態特點，將外骨骼對人體的助力方式抽象轉化成一種被動彈簧元件，在 Opensim 中建立仿真模型，模擬助力過程，分別比較了在不助力和助力兩種情況下人體驅動髖關節的主要肌肉的代謝值的變化，模擬實驗的結果表明：與行走過程中不助力的情況相比，柔性外骨骼機器人在助力時，能減少相關肌肉的代謝，可以減小穿戴者在穿戴外骨骼行走時的能量消耗，達到為人體助力的效果。