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随着科技的发展，一些国家竞相研制战场机器人系统，其中美国的侦察、排爆机器人Talon曾用于伊拉克和阿富汗战场。除了这类机器人系统之外，一些帮助士兵携带更多负载的机器人也在研制之中，这便是外骨骼机器人——
何为外骨骼机器人
“外骨骼机器人” (Exoskeleton Robot)是指套在人体外面的机器人，也称“可穿戴的机器人”。
外骨骼本来是指昆虫或甲壳类动物身体外表的骨骼，具有支撑和保护作用。很早就有科幻小说提及穿戴在人体外表、具备动力的特殊装甲，借以提高人类的战斗力，这样的装备即被称作外骨骼机器人。理想中的外骨骼机器人能够对使用者提供防护并增强使用者的负重和运动能力，最好还可以飞行。
在外骨骼机器人研制方面，美国、日本颇见成效。
美国的外骨骼机器人计划
2000年，美国国防高级研究规划局发布了外骨骼机器人的研制招标书，包括以下4方面的要求：
结构材料——外骨骼机器人必须使用坚固、轻型且有弹性的材料。这种材料必须能够保护穿戴者，以大幅度减少伤亡；
轻巧的能源——外骨骼机器人携带的能源必须能够维持24小时的工作，而且必须轻且完全无声；
控制与动作——外骨骼机器人必须能够同步跟随使用者的动作，能够加强使用者的力量并模仿人类的各种动作，包括战场上的前后左右移动躲闪。目标是让使用者背负更大质量的同时仍然能够跑得更快、跳得更高更远；
液压元件——动作必须流畅、高效且完全无声。
美国国防高级研究规划局挑选了几个方案分头进行，先验证基本可行性，再设法改造。
美国的这份计划全称“外骨骼增强人类体能表现”(Exoskeleton for Human Performance Augment)计划。计划启动共有3个单位获选分别进行外骨骼机器人的初期研制工作：橡树岭国家实验室(Oak Ridge NationalLaboratory)、加州大学伯克利分校和萨克斯(Sarcos)公司。到2005年，萨克斯公司的全身式外骨骼机器人脱颖而出。从2006年起，萨克斯公司开始独挑大梁研制美国军用外骨骼机器人，2007年，该公司被雷声公司收购。2008年4月28日，雷声公司宣称萨克斯公司的外骨骼机器人XOS已获得显著成功，但仍在继续改进，美军于2009年开始测试经过改进的型号。
外骨骼机器人研究中最困难的是能源问题。在最初研制阶段，伯克利分校采取的是利用人体行走动作充电的方案。“伯克利下肢末端外骨骼”(BLEEX)机器人只到士兵腰部附近，负载就挂在腰际附近的支架上，最大负载可达45kg，电源可维持20小时。在最大负载时，使用者的氧气消耗量比自力负担同样质量要少15％。伯克利分校推出的第二代BLEEX在零部件微型化方面很有成效，所有的电子线路和许多机械部件都容纳在金属管内。但由于发电装置影响到行走步态，所以使用者消耗的能量反而较多。
萨克斯公司胜出的主要原因是该公司暂时搁置能源问题，先解决全身式外骨骼的控制、快速反应以及流畅动作等问题。只要有能源，XOS就可以让使用者轻松地连续500次举起、放下90kg的杠铃。鉴于美军的目标是举起180kg的物品，还有跑、跳等能力，所以XOS仍在改进之中。
XOS的控制原理类似于飞机的线性传导控制。XOS在经过精心挑选的几个地方设置了“力传感器”。当穿戴者移动肢体想要做某一动作时，凡是受力的传感器立即通知中控电脑，然后由电脑高速计算外骨骼应采取何种动作来帮助使用者。依据计算结果，电脑指示恰当位置的液压元件移动活塞，活塞拉动缆线，外骨骼就动起来了。
XOS的控制原理是：以某种方式移动外骨骼，将力传感器所受到的来自人体的力量减至最小。或者说，因为外骨骼代替使用者承担负载，所以使用者刚一开始出力就“立即”获得帮助而不必出力，于是相关位置的传感器就不会继续受到人体施加的力。XOS的牵头人杰克·布森把这种控制原理叫作“让道”(get out of the way)。这看起来简单，但具体实施却并不容易。就传感器而言 每秒必须检测受力状况数百到数千次不等，并传输到中控电脑。中控电脑必须立即完成运算，并下达指令到相关的液压元件完成动作。上述过程如果不够迅速。使用者就会感到像在水中行走那样的阻力以及“动作明显落后于意念”的不适应感。
目前市场上没有适合的液压元件，因此公司必须自行设计XOS全身所需的30个液压元件。设计目标是即使使用者不同，只要穿上XOS就可以使用，无需人机磨合时间。所以必须解决的问题是，如果换成体型差异较大的使用者，传感器如何分辨受到的压力是因为使用者想要移动或者只是因为较大的身躯在挤压。
传统的液压元件如果在接到指令后就立即动作，则必须靠耗用能量来保持工作流体的充分压力。为此，萨克斯设计了专门的液压阀来降低XOS的能耗。不仅如此，公司设计团队还打算修改XOS的电脑程序来更好地模仿人类走路。人类走路主要依靠臀部的大肌肉抬腿，在足部接触地面之前，其他许多缓冲和维持平衡的小肌肉都不出力。按照这种方式走路，XOS还可以更省电。然而无论如何，68kg的XOS目前只能依靠自带电池工作40分钟，长时测试或性能展示都要依靠外接的液压管线。
美国国防部已经拨款，用于研制军用人造肌肉纤维，目标是利用电压变化造成上述纤维收缩或者舒张产生力最，以取代液压元件。即使萨克斯公司能够进一步降低XOS的能耗，活动部件较少的系统还是更为可靠。而且处理电线弯曲比处理液压管线弯曲更加容易，也没有液体渗漏的问题。所以未来主流的外骨骼机器人或许不会继续采用液压系统。
日本的外骨骼机器人
日本在研制机器人方面有很好的基础，世界上大约一半的工业机器人都出自日本。日本已经有了外观类似XOS的全身式商用外骨骼机器人。筑波大学的山海嘉之教授创立的Cyberdyne公司研制出混合助力肢体(HAL)外骨骼机器人。其第五代产品HAL-5在2005年亮相爱知世界博览会并引起广泛关注，并被美国《时代》杂志评为2005年最佳发明。
HAL－5自身质量21kg，可以自我支撑，所以使用者穿上它之后不会感觉有负担。由挂在腰际的锂电池提供能源的HAL－5至少可以帮助使用者增加40kg的抬起或举起能力。完成HAL－5“人机默契”训练通常需要30分钟。
HAL－5有两套控制系统，其中一套不使用力传感器，而是使用贴附在人体皮肤上的电极检测微弱的生物电流来判断使用者想要出力的方式。另一套控 制系统可以记忆并模仿使用者的动作特点，例如某一条腿比较无力，这样可以更密切地配合使用者，也可以解决某些人生物电流较弱的问题。
HAL－5于2008年10月开始生产，年产量500套。但日本目前还没有传出研制军用外骨骼机器人的消息。
外骨骼机器人的作战效能
以科技发展的现状和趋势而言，比较先进的国家之间对抗时，装甲车之类的目标可以说是一经发现即被击中，被击中后或毁或伤。体积远远小于装甲车的步兵显然比较易于隐蔽，但视野远小于装甲车，且人员的弹药携行能力和全速行进持久力明显落后，如果使用外骨骼机器人则可以很好地解决这一问题。美国目前计划的外骨骼军用机器人要求具有携行质量为21kg的个人护具、100kg以上的武器及弹药等物品的能力，自备能源可使用24小时，持续行军速度至少每分钟300m，甚至达到每分钟400m以上。
外骨骼机器人助力的步兵只要有足够的电源，长途行军之后仍然能够很快地挖掘更多、更深的丁事。为了帮助士兵在陌生环境下准确、快速抵达地点并了解周围敌我情况，军用外骨骼机器人将会安装GPS、夜视装备等。更先进的型号甚至有可能按照指令或自行判断，将负伤或失去知觉的士兵自行送到友军后方医护地点。目前正在研究的课题之一是，外骨骼机器人允许友军随穿随用，同时还能阻止敌军利用。
如果军用外骨骼机器人技术成熟，步兵的作战效能将会大幅提升，高速行军的步兵将会再度在战场发挥重大作用。
外骨骼机器人的军事后勤与和平用途
就地震之类的救灾而言，如果有了外骨骼机器人，其作用不言而喻。想像一下，一个人就能举起100kg甚至i80kg的石块、混凝土板块，而且24小时连续工作也不会感到疲劳，这样的救灾队伍可以高出正常人好几倍的效率在狭小的空间内清除废墟或者清除道路上的障碍物，这将在救灾现场起到怎样的作用!如果使用行军时速20km、能够在夜间精确定位、负载100kg以上的外骨骼机器人，投入一个排就能单次运输4000kg以上的物资，且不受天气、缺乏着陆点等因素影响，这将是怎样的工作效率!
如此看来，即使初期成熟的外骨骼机器人不足以用于战斗，美军也会将其用于后勤任务，例如搬运和装卸物资、为战斗机挂弹等可以使用外部能源长时间工作的任务。
编辑 刘兰芳
何为外骨骼机器人
“外骨骼机器人” (Exoskeleton Robot)是指套在人体外面的机器人，也称“可穿戴的机器人”。
外骨骼本来是指昆虫或甲壳类动物身体外表的骨骼，具有支撑和保护作用。很早就有科幻小说提及穿戴在人体外表、具备动力的特殊装甲，借以提高人类的战斗力，这样的装备即被称作外骨骼机器人。理想中的外骨骼机器人能够对使用者提供防护并增强使用者的负重和运动能力，最好还可以飞行。
在外骨骼机器人研制方面，美国、日本颇见成效。
美国的外骨骼机器人计划
2000年，美国国防高级研究规划局发布了外骨骼机器人的研制招标书，包括以下4方面的要求：
结构材料——外骨骼机器人必须使用坚固、轻型且有弹性的材料。这种材料必须能够保护穿戴者，以大幅度减少伤亡；
轻巧的能源——外骨骼机器人携带的能源必须能够维持24小时的工作，而且必须轻且完全无声；
控制与动作——外骨骼机器人必须能够同步跟随使用者的动作，能够加强使用者的力量并模仿人类的各种动作，包括战场上的前后左右移动躲闪。目标是让使用者背负更大质量的同时仍然能够跑得更快、跳得更高更远；
液压元件——动作必须流畅、高效且完全无声。
美国国防高级研究规划局挑选了几个方案分头进行，先验证基本可行性，再设法改造。
美国的这份计划全称“外骨骼增强人类体能表现”(Exoskeleton for Human Performance Augment)计划。计划启动共有3个单位获选分别进行外骨骼机器人的初期研制工作：橡树岭国家实验室(Oak Ridge NationalLaboratory)、加州大学伯克利分校和萨克斯(Sarcos)公司。到2005年，萨克斯公司的全身式外骨骼机器人脱颖而出。从2006年起，萨克斯公司开始独挑大梁研制美国军用外骨骼机器人，2007年，该公司被雷声公司收购。2008年4月28日，雷声公司宣称萨克斯公司的外骨骼机器人XOS已获得显著成功，但仍在继续改进，美军于2009年开始测试经过改进的型号。
外骨骼机器人研究中最困难的是能源问题。在最初研制阶段，伯克利分校采取的是利用人体行走动作充电的方案。“伯克利下肢末端外骨骼”(BLEEX)机器人只到士兵腰部附近，负载就挂在腰际附近的支架上，最大负载可达45kg，电源可维持20小时。在最大负载时，使用者的氧气消耗量比自力负担同样质量要少15％。伯克利分校推出的第二代BLEEX在零部件微型化方面很有成效，所有的电子线路和许多机械部件都容纳在金属管内。但由于发电装置影响到行走步态，所以使用者消耗的能量反而较多。
萨克斯公司胜出的主要原因是该公司暂时搁置能源问题，先解决全身式外骨骼的控制、快速反应以及流畅动作等问题。只要有能源，XOS就可以让使用者轻松地连续500次举起、放下90kg的杠铃。鉴于美军的目标是举起180kg的物品，还有跑、跳等能力，所以XOS仍在改进之中。
XOS的控制原理类似于飞机的线性传导控制。XOS在经过精心挑选的几个地方设置了“力传感器”。当穿戴者移动肢体想要做某一动作时，凡是受力的传感器立即通知中控电脑，然后由电脑高速计算外骨骼应采取何种动作来帮助使用者。依据计算结果，电脑指示恰当位置的液压元件移动活塞，活塞拉动缆线，外骨骼就动起来了。
XOS的控制原理是：以某种方式移动外骨骼，将力传感器所受到的来自人体的力量减至最小。或者说，因为外骨骼代替使用者承担负载，所以使用者刚一开始出力就“立即”获得帮助而不必出力，于是相关位置的传感器就不会继续受到人体施加的力。XOS的牵头人杰克·布森把这种控制原理叫作“让道”(get out of the way)。这看起来简单，但具体实施却并不容易。就传感器而言 每秒必须检测受力状况数百到数千次不等，并传输到中控电脑。中控电脑必须立即完成运算，并下达指令到相关的液压元件完成动作。上述过程如果不够迅速。使用者就会感到像在水中行走那样的阻力以及“动作明显落后于意念”的不适应感。
目前市场上没有适合的液压元件，因此公司必须自行设计XOS全身所需的30个液压元件。设计目标是即使使用者不同，只要穿上XOS就可以使用，无需人机磨合时间。所以必须解决的问题是，如果换成体型差异较大的使用者，传感器如何分辨受到的压力是因为使用者想要移动或者只是因为较大的身躯在挤压。
传统的液压元件如果在接到指令后就立即动作，则必须靠耗用能量来保持工作流体的充分压力。为此，萨克斯设计了专门的液压阀来降低XOS的能耗。不仅如此，公司设计团队还打算修改XOS的电脑程序来更好地模仿人类走路。人类走路主要依靠臀部的大肌肉抬腿，在足部接触地面之前，其他许多缓冲和维持平衡的小肌肉都不出力。按照这种方式走路，XOS还可以更省电。然而无论如何，68kg的XOS目前只能依靠自带电池工作40分钟，长时测试或性能展示都要依靠外接的液压管线。
美国国防部已经拨款，用于研制军用人造肌肉纤维，目标是利用电压变化造成上述纤维收缩或者舒张产生力最，以取代液压元件。即使萨克斯公司能够进一步降低XOS的能耗，活动部件较少的系统还是更为可靠。而且处理电线弯曲比处理液压管线弯曲更加容易，也没有液体渗漏的问题。所以未来主流的外骨骼机器人或许不会继续采用液压系统。
日本的外骨骼机器人
日本在研制机器人方面有很好的基础，世界上大约一半的工业机器人都出自日本。日本已经有了外观类似XOS的全身式商用外骨骼机器人。筑波大学的山海嘉之教授创立的Cyberdyne公司研制出混合助力肢体(HAL)外骨骼机器人。其第五代产品HAL-5在2005年亮相爱知世界博览会并引起广泛关注，并被美国《时代》杂志评为2005年最佳发明。
HAL－5自身质量21kg，可以自我支撑，所以使用者穿上它之后不会感觉有负担。由挂在腰际的锂电池提供能源的HAL－5至少可以帮助使用者增加40kg的抬起或举起能力。完成HAL－5“人机默契”训练通常需要30分钟。
HAL－5有两套控制系统，其中一套不使用力传感器，而是使用贴附在人体皮肤上的电极检测微弱的生物电流来判断使用者想要出力的方式。另一套控 制系统可以记忆并模仿使用者的动作特点，例如某一条腿比较无力，这样可以更密切地配合使用者，也可以解决某些人生物电流较弱的问题。
HAL－5于2008年10月开始生产，年产量500套。但日本目前还没有传出研制军用外骨骼机器人的消息。
外骨骼机器人的作战效能
以科技发展的现状和趋势而言，比较先进的国家之间对抗时，装甲车之类的目标可以说是一经发现即被击中，被击中后或毁或伤。体积远远小于装甲车的步兵显然比较易于隐蔽，但视野远小于装甲车，且人员的弹药携行能力和全速行进持久力明显落后，如果使用外骨骼机器人则可以很好地解决这一问题。美国目前计划的外骨骼军用机器人要求具有携行质量为21kg的个人护具、100kg以上的武器及弹药等物品的能力，自备能源可使用24小时，持续行军速度至少每分钟300m，甚至达到每分钟400m以上。
外骨骼机器人助力的步兵只要有足够的电源，长途行军之后仍然能够很快地挖掘更多、更深的丁事。为了帮助士兵在陌生环境下准确、快速抵达地点并了解周围敌我情况，军用外骨骼机器人将会安装GPS、夜视装备等。更先进的型号甚至有可能按照指令或自行判断，将负伤或失去知觉的士兵自行送到友军后方医护地点。目前正在研究的课题之一是，外骨骼机器人允许友军随穿随用，同时还能阻止敌军利用。
如果军用外骨骼机器人技术成熟，步兵的作战效能将会大幅提升，高速行军的步兵将会再度在战场发挥重大作用。
外骨骼机器人的军事后勤与和平用途
就地震之类的救灾而言，如果有了外骨骼机器人，其作用不言而喻。想像一下，一个人就能举起100kg甚至i80kg的石块、混凝土板块，而且24小时连续工作也不会感到疲劳，这样的救灾队伍可以高出正常人好几倍的效率在狭小的空间内清除废墟或者清除道路上的障碍物，这将在救灾现场起到怎样的作用!如果使用行军时速20km、能够在夜间精确定位、负载100kg以上的外骨骼机器人，投入一个排就能单次运输4000kg以上的物资，且不受天气、缺乏着陆点等因素影响，这将是怎样的工作效率!
如此看来，即使初期成熟的外骨骼机器人不足以用于战斗，美军也会将其用于后勤任务，例如搬运和装卸物资、为战斗机挂弹等可以使用外部能源长时间工作的任务。
编辑 刘兰芳