为获得节肢动物般的极限力量，人类创造了属于自己的“外骨骼”
5亿多年前的寒武纪，地球生命演化来到了关键的十字路口，在随后的地质岁月中，逐渐分化出两条截然不同的骨骼构建路径。
以三叶虫为代表的节肢动物选择了“外骨骼”——坚硬的甲壳包裹在外，将骨骼肌妥帖地藏于其中。
而沿着另一条路径演化直至人类的脊椎动物，则选择了“内骨骼”——骨骼化作身体的内在框架，骨骼肌紧贴其生长，支撑起一个柔软而灵活的血肉之躯。
节肢动物“反向设计”的骨骼，拥有人类肉身倾尽全力都难以媲美的先天优势：
一是防御装甲，能完美保护内部脆弱的器官，并有效缓冲外界的猛烈撞击。
二是力量杠杆。昆虫的肌肉固定在坚硬的空心外壳内壁，形成了极高效率的物理机械结构。这也是为什么看似弱小的蚂蚁能举起自身体重50倍的重物，小小的跳蚤能跳出自身身高数百倍的高度。
为了获得节肢动物般超越极限的力量，人类便通过仿生学创造属于自己的外骨骼。因此今天我们所说的人体外骨骼（Exoskeleton）概念并非凭空创造，它正是源于生物学。
力量的机械狂想
近几年来，多笔外骨骼赛道的融资，证明外骨骼已成为具身智能赛道中少数率先获得资本验证的细分方向之一。相较于仍处于技术验证阶段的人形机器人，外骨骼已经在工业助力、康复医疗、户外运动和养老助行等场景实现规模化落地。
与此同时，老龄化加速、户外消费兴起以及具身智能热潮共同推动市场升温，越来越多的投资机构开始将外骨骼视为比人形机器人更早实现商业化闭环的具身智能产品形态。外骨骼正在从一个小众康复设备赛道，演变为连接机器人、智能穿戴与人体增强技术的重要产业入口。
而事实上，人类对于外骨骼的探索始于两个世纪前——无数疯狂创想与工程蓝图交织碰撞，化作一条奔腾至今的技术长河。
1890年代，俄罗斯发明家尼古拉斯·亚根（Nicholas Yagn）设计了一套“行军辅助装置”。这套完全依赖压缩空气泵、杠杆与弹簧构筑的奇思妙想，被公认为世界上最早的外骨骼雏形，并留下了人类历史上第一项外骨骼专利。
尽管这款外骨骼在当时因缺乏真正的动力源无疾而终，但它成功在人类心中种下了一颗种子。
进入20世纪，美国机械工程师尼尔·J·米岑（Neil J. Mizen）创造了一款名为“The Man Amplifier”的外骨骼设备。它体积笨重、穿脱困难且造价极其高昂，尚不具备落地的现实条件，同样停留在了粗糙的构想阶段。
左：尼古拉斯·亚根专利，右：The Man Amplifier
在冷战阴云与工业狂飙的20世纪60年代，美军与通用电气（GE）联合研发出了历史上第一款真正的动力外骨骼——Hardiman。
这台钢铁巨兽重达680公斤，全身上下密布着28个液压关节。然而，由于当时缺乏精密的算法来协调机器与人体的动作，Hardiman因过于笨重和不可控的危险性，最终落进了历史的尘埃。
随后，通用电气将Hardiman的研究成果转而应用到了四足机器人“Walking Truck”上。驾驶员通过一套外骨骼式的重型框架，可以直接控制机器的四肢。
左：Hardiman，右：GE Walking Truck
到这一时期，人类发明的外骨骼普遍采用气动或液压驱动，直到70年代，位于南斯拉夫（现塞尔维亚）的米哈伊洛·蒲平研究所研发出“Active Suit”。这是世界上首个使用电动机驱动的外骨骼，也被普遍视为现代外骨骼的先驱。
外骨骼真正的颠覆性突破，发生在微电子与动力系统突飞猛进的90年代之后。在这场技术变革中，美、日两国成为前沿研究的代表。
在国防高级研究计划局（DARPA）的带动下，美国诞生了伯克利BLEEX、洛克希德·马丁的HULC（Human Universal Load Carrier）、Sarcos XOS等一系列外骨骼产品。
美系外骨骼极度追求极限负重、泥泞跋涉和极限特种作业性能，奠定了该国早期外骨骼的硬核工业基调。
BLEEX第一代
Sarcos系列产品
Cyberdyne HAL
相比之下，日本厂商面对深度老龄化的社会，则更多地将目光瞄准了商用医疗与康复场景，其中最具代表性的便是Cyberdyne公司。
1997年，日本筑波大学的山海嘉之（Yoshiyuki Sankai）教授成功通过皮肤表面的电信号来控制机械关节，研发出了医疗外骨骼的原型机。
2004年，山海嘉之正式创立Cyberdyne，推出HAL（Hybrid Assistive Limb）系列外骨骼，旨在帮助瘫痪患者重建神经回路、重新行走。
从临床医疗康复到工业重装，这一轮的全球性探索，正式拉开了外骨骼从实验室走向现实世界的序幕。
“无论种类，外骨骼要辅助人类行动，都需要经历三个步骤——感知、意图识别、决策行动。
在感知层面，外骨骼利用传感器同时理解环境信息和人体动作。
接收到信息后，系统需要精准理解用户的下一个运动意图，比如动作的方向、发力的大小，以此来计算扭力值以及需要提供的支撑程度。
最后，系统将指令发送给电机马达，驱动外骨骼执行动作，从而完成一个控制闭环。“
纪源资本管理合伙人李浩军指出，“看似在微秒内即可完成的简单动作，背后实则是多学科领域交叉的复杂系统工程。”
李浩军表示，首先，外骨骼本质上是机器人，涉及关节、传动和机械结构设计。其次，外骨骼的意图识别与人体工程学、感知技术及数据科学密不可分。
从可穿戴产品的角度来看，其核心续航又取决于电池和动力系统的升级；此外，考虑到穿戴的舒适性与亲肤性，势必又涉及到材料学。
本质上，外骨骼追求的是极致的“人机耦合”。“无感”是最完美的体验，而这恰恰又是当前外骨骼研发的最难点。
人机耦合共生
随着技术发展，现代外骨骼衍生出“刚性”与“柔性”两大类。
传统的刚性外骨骼含有坚硬的金属或碳纤维支架，其机械结构一直延伸到地面。它就像一套稳固的外部“脚手架”，能够承载极大的力量。
以色列公司Lifeward（原ReWalk Robotics）的产品便是其中的典型代表，能够帮助截瘫患者重新站立并迈步。
但刚性外骨骼的不足显而易见：身体自由度受限，人机对抗感强烈，且整体设备沉重。
为了打破这种沉重感，哈佛大学Biodesign实验室研发出了完全没有硬质骨架、采用高强度织物和仿生绳索驱动的柔性外骨骼。
它穿在身上就像一件紧身衣，极轻且毫无束缚感。当人体的肌肉发力时，马达会拉紧绳索，顺着肌腱生长方向“拉”一把。
但是由于没有直达地面的机械传导路径，柔性外骨骼无法帮人背负庞然大物，绝对重量最终依然得靠人类身体来承担。
左：Lifeward，右：哈佛Biodesign
场景下放：从工业到消费
从外骨骼的发展史可见，它从诞生的第一天起，就是为解决高强度的工业应用。
在汽车制造的装配线上，架空作业是不可避免的常态。工人们需要长时间举起手臂安装底盘零部件，而外骨骼能够有效分担肌肉劳损，让工人用更轻松、更不易受伤的方式去重复枯燥的动作。
在机场地勤的搬运场景中，腰部助力外骨骼同样属于高频刚需，它能让搬运工在弯腰起身的瞬间大幅减重。德国机场以及日本全日空、美国达美等航空公司已率先引入外骨骼。
奥迪工厂
日本全日空航司
德国纽伦堡机场
外骨骼为工业应运而生，在于工业场景具有相对平整的作业地面，以及高度规范、可预测的工人动作轨迹。这种环境与行为的相对确定性，在一定程度上减少了外骨骼设计的复杂度和未知性。
反观消费级场景，则完全是另一个非结构化的世界。路面充满了泥地、沙滩、怪石和陡坡，比工厂复杂万倍；人的动作也完全不可预测，可能会突然蹲下拍一张照片、突然跳跃、甚至会不小心脚滑倒地。
因此，消费级应用长期以来被视为外骨骼技术更难攻克的“无人区”。直到今天，转机才终于浮现。
如果留心观察，你会发现国内不少登山景区都与外骨骼厂商合作，设立按时计费的外骨骼租赁服务。
户外是目前消费级外骨骼厂商最为关注的核心场景之一：先在重装徒步、摄影师跟拍等垂直场景中建立高价值的用户感知，再通过持续降本，逐步推向更广泛的普通消费端用户。
至于消费级外骨骼产品的定义，李浩军认为数据是关键。作为软硬件一体的设备，外骨骼产品体验并不只体现在硬件结构上，更有软件与模型能力。
比如Hypershell推出的运动感知模型Hyper Intuition，依托大量用户在滑雪、骑车、登山等各种非结构化场景中产生的真实数据与正反馈。而这个不断增加的庞大数据集，构成了产品运动感知模型的基石。
长远来看，这类数据壁垒与数据闭环的构建，将使消费级外骨骼之间的实际体验天差地别。
硬科技游戏规则变了
消费级外骨骼开始大规模进入大众视角，为什么偏偏是“现在”？
这背后折射出的，是整个硬科技行业的范式转移。回看3D打印机和扫地机器人的普及与场景沉降，逻辑如出一辙。
在李浩军看来，过去硬件并不是一门完美的生意。从前由于涉及制造的产业链过重，相比软件行业，硬件的规模化复制能力非常有限，且渠道、履约、交付都面临重重瓶颈。
李浩军表示：“如今，硬科技之所以能够厚积薄发，很大程度上得益于中国的独特红利：先进制造能力与深厚人才储备。
在新能源汽车产业的驱动下，新一代的工业制造与精密加工能力达到了前所未有的高度。算法、电机、材料的成熟，让原本笨重的工业硬件实现轻量化。
成本端，前期对先进制造的持续研发投入，叠加如今AI技术的爆发，使得许多关键零部件和核心组件的成本呈现出指数级下降，高性价比的消费级产品由此成为可能。
未来，消费级外骨骼的降本路径同样清晰可见。
首先是结构与模块化设计。随着产品线日益丰富、精准对接不同的价格档位，通过模块化共享通用件，将直接砍掉冗余的零部件数量。
其次是深度集成，随着产品的成熟，电机、减速器、传感器将走向一体化。在生产线上减少一道装配工序，成本就有机会下探。
再者是软件能力，用聪明的算法降低对昂贵传感器的绝对依赖。
最后则是材料。外骨骼毕竟属于负载穿戴设备，在保证承重性的同时必须兼顾轻量化。但时至今日，轻量化材料依然是外骨骼的成本‘重地’。”
左：电影《极乐空间》 ，右：电影《明日边缘》
伴随工业轰鸣，每一次技术跨越与革新，都是外骨骼在漫漫进化路上踏下的坚实脚印。机械甲胄与温热肉身合流，编织人类的“第二皮肤”。
当文明的脚步在未来走向冷寂、重力异存的深空，孕育于地球引力之下的原生内骨骼将难以独自承载异星生存的重量。而外骨骼正是人类在跃入星海之前，提前为自己锻造的科技羽翼。
本文来自微信公众号“纪源资本”，作者：纪源资本，36氪经授权发布。
