穿上机械外骨骼，能变“超人”吗（唠“科”·科幻里的科学）

来源：人民日报

在《钢铁侠》《流浪地球》等科幻影视作品中，人类穿上机械外骨骼，瞬间获得强大“超能力”。如今，炫酷的机械外骨骼正逐步应用于军事、工业和医疗康复等领域。

现实生活中的机械外骨骼不同于科幻作品里的“铁甲洪流”，更多的是穿戴在人体表面的人工智能，依靠驱动器、传感器、控制系统等和人体“联动”，智能感知人体和环境的特点，增强人体的运动能力。

对工人来说，它是“超级外挂”，通过意图感知技术精准预判动作，并自适应调节辅助力度；对士兵来说，机械外骨骼是“负重神器”，能将装备的重量传导到地上，减轻行进时的体力消耗；对于那些因中风或脊髓损伤导致下肢瘫痪的患者，机械外骨骼能够帮神经慢慢“记”起怎么走路，实现“说走就走”。

作为能穿上身的“硬功夫”和“软实力”，机械外骨骼首先要像一件合适的“衣服”，结构设计上要基于人体肌骨模型，让外骨骼与人体具有高度的运动相容性。这就好比衣服必须要尺寸合适，才能不影响肢体的运动，带来贴身保护和舒适度。

其次，机械外骨骼要有足够的“思想”，可以根据穿戴者的行为举止，乃至脑海中的想法实现精准助力。要做到这一点可不容易，需要结合机械、物理、生物等多模态传感信号进行模式识别，对人体的肢体运动、生理电信号、肌肉拉伸情况进行精细检测，并结合具身智能算法进行学习。

从理论到实践，面临着更为深刻和复杂的难题。首先，现有的机械外骨骼往往具有刚性框架，质量和体积庞大，难以适应不同个体的身体参数，长时间穿戴会造成不适。其次，理想的机械外骨骼应当能够与人体运动无缝对接，例如在快速行走、跑步或跳跃时，能够即时调整助力大小实现“按需输出”；但受限于传感手段和具身模型的泛化性能，现在的机械外骨骼尚无法满足复杂任务的精准理解需求。此外，续航时长也面临挑战，能量密度仍然有限的电池，也是限制机械外骨骼普及的瓶颈之一。

技术进步正推动着机械外骨骼往“轻、智、亲民”的方向发展。随着材料科学的不断进步，新型轻量化材料的应用将使得机械外骨骼更加舒适，不给穿戴者带来过重的负担；依靠AI大模型，机械外骨骼能够根据穿戴者的需求自适应切换工作模式，为使用者提供更加个性化的辅助；此外，随着制造成本的逐步降低，机械外骨骼将不再只是医疗和军工领域的高端产品，还会渐渐走进日常生活，成为老年人等群体的重要辅助设备，甚至可能出现在太空探索、灾难救援等复杂环境中。

总的来说，机械外骨骼正从科幻电影中的神奇装备逐步走向现实，带来更多便利。随着技术的不断突破，机械外骨骼将更加轻量化、智能化、市场化，不仅增强人体机能，还能帮助人类突破自身局限，为人机协同的宏阔远景开拓更大空间。

（作者为中国科学院深圳先进技术研究院研究员，本报记者姜晓丹整理）