外骨骼机器人的发展历程与未来发展

一、外骨骼机器人的发展历程

1）探索和实验（1960-1980）

美国科研机构引领第一波研发热潮，最早的外骨骼实验室样机以军用为主，但难以投入实际应用，各国科研机构继而开展医疗康复等用途的外骨骼，实用性增强。

2）平缓发展（1980-2000）

外骨骼机器人逐步走出实验室，企业界和科研专家双向推动外骨骼机器人的技术研发和市场化。

3）技术突破性发展（2000年至今）

计算机技术、传感技术、材料技术和控制技术的迭代更新引发外骨骼机器人进入技术突破和规模化应用阶段，发达国家在外骨骼机器人领域科研成果和商业化成果显著。

2000年后出现较多科技企业，三家公司于2014年陆续上市。

（1）ReWalkRobotics，上市公司

2001年在以色列成立，是第一个通过美国FDA的医疗外骨骼系统，产品为针对下肢瘫患者的助行外骨骼。

（2）CYBERDYNE，上市公司

由日本筑波大学山海嘉之教授于2004年创办，核心产品为HAL外骨骼，应用于医疗康复、残疾人助力、灾害现场救援等用途。

（3）EksoBionics，上市公司

成立于2005年，经营军事、医疗等多场景的外骨骼机器人，常年与DARPA有合作项目。

二、外骨骼机器人的未来发展

自2000年以来，外骨骼机器人产业化发展已超20年，根据当前企业发展及技术进步方向， 未来三十年技术、产品及行业发展四大趋势：

1）“人-机融合”大势所趋，人-机增强技术将在未来三十年应用成熟化

国际性半机械人奥运会 Cybathlon 促进“人-机融合”概念普及和展现前沿研究成果。

半机械人奥运会Cybathlon由苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）主办， 已于2016年、2020 年成功举办两届，每届有超过20个国家的研究团队参与，动力外骨骼为竞赛六大项目之一， 2020年韩国Angel Robotics获得动力外骨骼赛事冠军。

美国国防部卫生与人类绩效生物技术委员会（BHPC）研究 组认为“人-机融合”是国防安全和产业发展的重要战略方向。人-机增强技术将在2050年之前广泛应用，民用需求和生物经济将推动技术应用成熟化。

民用市场医疗保健需求巨大，新兴生物经济发展势头迅猛，人-机增强技术将广泛应用于增强、辅助人体功能的外骨骼机器人设备等产品。

AI技术方案能够优化人-机协同性和安全性：根据产业专家和科研专家观点，AI方法能够提升外骨骼机器人控制系统，突破力控算法，实现算力更强和低延时，AI方案能实现穿戴更方便、路径规划更合理等性能优化。

柔性材料的应用能够提升人机耦合度和穿戴舒适性：由于刚性材料外骨骼易对穿戴者造成束缚感，柔性外骨骼应运而生，其技术研发已有十年，以美国国防部高级研究计划局（DARPA）2011年启动的柔性外骨骼项目“勇士织衣”为代表。

该项目主要合作研究机构，哈佛大学韦斯研究所，指出柔性外骨骼更为轻便舒服、与功能性服装结合的系统设计能够提升穿戴者的活动能力、活动质量和耐力等，延长持续穿戴时间。

2）康复医疗体系发展将推动医疗康复类外骨骼机器人规模化应用

世界卫生组织指出康复是全民健康覆盖的重要内容，是实现可持续发展目标“确保健康生活，促进全年龄段公民健康”的一项关键战略。目前，估计全球共有24亿人需要康复服务，康复医疗资源将成倍数增长。

世界卫生组织于2017年提出《康复2030》倡议项目，指出随着人口老龄化和慢性病患者数量的增加，全球康复需求预计将进一步增加，因此康复是21世纪的优先健康战略，推行康复健康战略有助于人口功能优化。

世界卫生组织强调医疗康复辅助器具对康复治疗的重要性，呼吁国家医疗体系完善融资和采购政策以确保所有康复患者能够使用辅助器具进行康复治疗，重点提升医疗康复辅助器具的覆盖率、可获得性、完善医师培训、患者操作培训等机制。

中国医疗能力增长速度全球最快，医疗改革效果显著，将进一步发展完善医疗服务体系，其中康复医疗发展将带动医用外骨骼机器人市场增长。

3）劳动力成本攀升，非标化工业场景只增不减，工业外骨骼需求广泛

全球老龄人口抚养比历年增长、人口老龄化问题加剧，未来劳动力成本将大大提高。工业外骨骼技术有望成为提高劳动力效率和生产力的重要工具。

消费市场需求多样化，多品种、小批量的柔性生产方式将成趋势，采用工业外骨骼机器人将提升工人单位工作效率、减少职业病、延长工人工作寿命：在汽车、家电、航空等工业领域有大量以定制化为主的柔性工业场景，无法完全用自动化设备替代人力。

中国民用航空约90%为窄体机，行李搬运无法使用机器，搬运工人腰部损伤频发，工人工作寿命不超过2年。

4）受市场需求和科研进步驱动，外骨骼机器人产业入局者将大大增加

资本对外骨骼机器人关注度有望大大提升：根据CB Insights数据，2016年至今，外骨骼机器人产业融资将近百次交易，融资总规模亿美元级别，比较与外骨骼机器人有相似性和重合度的三个产业，医疗设备、机器人及智能可穿戴设备，融资规模均超十亿美元。

外骨骼机器人产业使用场景丰富、潜在需求大、科技含量高，技术突破有赖于资金支持。预计将有更大规模资本投资外骨骼机器人产业，从而加速技术突破和产业发展。

技术市场化、产学研融合日趋发展，例如美国加州大学伯克利分校机械工程教授Homayoon Kazerooni博士已先后创立了Ekso Bionics和SuitX两家初创企业。

中国外骨骼机器人创业者以具有科研技术背景的专业人士为主，其中不乏具有哈佛等世界一流科研背景者。此外，优惠创业政策、优质供应链等利好因素将进一步促进创业规模。

汽车制造商面临日益增多的个性化、定制化需求，对工业类外骼机器人愈发重视。大型汽车制造商拥有雄厚技术基础，韩国现代、日本本田等已投资外骨骼机器人研发多年，福特汽车、奥迪汽车等已开始测试性部署外骨骼机器人。

审核编辑 黄宇