外骨骼：增強人體能力

貢 水/編 譯

外骨骼指的是能夠對生物柔軟內部器官提供構型、建筑和保護的堅硬外部結構。這是一種可穿戴機器，最早出現在科幻小說和電影中，近年來現身于一些實驗和真實情境中。

“無形座椅”舒適愜意

如果有一天你在公交車上或地鐵里看到有人采用半蹲的姿勢，不要以為對方在見縫插針地“練功”，實際上他們正坐著休息。他們使用的是瑞士蘇黎世一家公司一款名叫“無形座椅”的新產品，該產品讓人不用帶著椅子就能夠隨時隨地坐下來。這把“不是椅子的椅子”其實可以算作一款外骨骼裝備，穿戴在身上很服帖，如同身體額外長出的骨頭一樣。這種裝備一經公布就備受關注。

想怎么坐就怎么坐

工作起來更加舒適

使用無形座椅不需要接觸地面，佩戴者用腰帶將其固定在臀部、大腿及腳后側，平時不影響走路。累了只需彎曲膝蓋，降低到想坐的位置，然后按下激活按鈕，上下支架鎖定到一個支撐的位置，就可以坐在臀下的坐墊上休息。特別值得一提的是，使用者想怎么坐就怎么坐，能根據自己的習慣和需求調整坐姿。休息好了想站起來，也是按一下按鈕。無形座椅采用6伏電池供電，一次可提供8小時不間斷工作。

無形座椅以蘇黎世聯邦理工大學生物模仿機器人研究所的成果為基礎，結合機器人技術而成。整體框架使用鋁和碳纖維材料，質量大約2千克。利用一個便攜的可調阻尼器來承受使用者的質量，以減輕腿部肌肉和關節的負荷。身體質量被導向鞋后跟，而無形座椅與鞋跟相連，穿著它到處走動不會感到很重。由于運用了人體工程學的設計原理，椅子的質量被均勻地分散到腿上，因此對走路沒有什么影響，該怎么走就怎么走，甚至跳舞也沒有問題。

無形座椅的設計創意與公司首席執行官基斯·古魯拉的早年經歷有關。他讀書時曾在英國一家工廠的包裝流水線做暑期工，每天站著工作很長時間，很少有時間坐著休息，感覺很累。據古魯拉調查，在全球各地工廠、裝配線和配送中心工作的員工中，數百萬人因承受與肌肉相關的病痛而苦不堪言。工作中，他們需要不停地彎腰或蹲伏，落下了嚴重的腰、背和膝關節疾患。

于是，古魯拉想到隨身綁上一把不顯眼的椅子。如果擁有這樣的椅子，哪怕在擁擠不堪的火車車廂里，旅途也會變得更加舒適。對于柜臺服務員、采摘水果的農民和手術室里的外科醫生等人，給他們配一張椅子不切合實際，而無形座椅是最合適不過的了。

幫助殘障人士站立行走

支撐起殘障人士的身體

經過十幾年的努力，研究人員終于設計出了無形座椅。有了這款產品，使用者既能保證生產效率，同時也不會那么容易感到疲憊，因為累了就能坐著休息片刻。

古魯拉計劃將無形座椅變得更加智能化，無需使用者按按鈕，產品就可以自動感知使用者的意圖。

MAX模塊強化身體

美國加州伯克利市一家公司和加州大學伯克利分校的機器人及人體工程學研究室攜手，設計和制造了外骨骼機器人“鳳凰”，能夠支撐起殘障人士身體并且幫助其站立行走。

為體力勞動者設計的MAX外骨骼

這套外骨骼采用多部件組合設計，每一個部分都可以自由調整，無論用戶高矮胖瘦，都能為其提供最為合適的規格。其內置電機可幫助用戶矯正運動姿勢，步行速度達到每小時 1.8 千米。內置充電電池的續航時間為 8 小時。其同步的 APP還可以監測使用者的健康數據。

“鳳凰”被認為是目前最先進的外骨骼機器人，整套質量僅為12.25千克，可以按照個人的不同需求私人定制。它于2017年 3 月上市，售價40 000 美元。盡管還有待改善，但這樣的設計給殘障人士帶來了溫暖與希望。

提到外骨骼，我們常常會想到它幫助殘障人士重獲新生，但實際上，它的用途非常廣泛。對于建筑工人或者其他從事重體力勞動的人，過度勞累會嚴重損害身體，而外骨骼能夠大大減輕工作強度。這家公司新上市的 MAX 就是專為體力勞動者設計的外骨骼。它包括背部支撐、腿部支撐和肩部支撐等3種模塊，可以分擔質量，減少肌肉損傷，并增強舒適感。用戶幾分鐘就可以學會使用這些模塊。熟練之后，用戶可以根據工作需要隨意組合，一分鐘內就能裝備完畢。

外骨骼的存在不是為了彰顯自身，而是幫助工人強化自己的身體。MAX 的三個模塊提供了一個輕量化的簡單方案，解決工人過度勞累的問題。其中腿部支撐擁有計算能力，能夠感知工人彎腿的角度，并提供相應的支撐。肩部支撐和背部支撐完全機械化，主要是分擔工人承受的質量。有外骨骼的幫助，工人還能夠舉起更重的物品。目前，MAX 的價格并不便宜，肩部支撐和背部支撐的售價都是 3 000 美元，而腿部支撐的售價是5 000 美元。

根據測試，背部支撐能夠分擔工人 66% 的工作量。發明者表示：“對于那些想要保護工人，或者避免醫療賠償的公司來說，MAX 無疑是一個好東西。”

背部支撐能分擔66% 的工作量