北京冬残奥会火炬传递的最后一天，上午的火炬手有些特别，装了上肢助力外骨骼的女火炬手叫彭园园，火炬被紧握在她的机械手当中；另外一位火炬手叫杨淑亭，她借助下肢助力外骨骼站立、行走，火炬插放在她腰间的机械配件上。

　　这些结构复杂的机械机构，和火炬手达成一种和谐的“共生”关系：这些机械装置能及时响应她们想做但肉身做不到的动作，就像是人类机能的自然延伸一样。

　　一副外骨骼都有什么？

　　人类的骨骼被皮肤和肌肉包裹着，属于内骨骼；像螃蟹和蝎子等节肢动物的骨骼，则“暴露”在身体表面，这层分节嵌合的坚硬外壳就是外骨骼。这个生物学名词，后来直接被拿来指代装在人身上的机电一体化装置。

　　外骨骼是一种可穿戴机器人，能支撑和保护使用者的身体，是人体机能的补充；另外也能通过传感器“读懂”他们的动作意图，辅助甚至是放大使用者的动作，是对人体机能的增强。

　　外骨骼像是一个依附在人身上的“生命”——它拥有一个非常完整的系统，能传感、控制、驱动，还有充当“大脑”的计算机，有模拟人骨骼的机械结构、模拟肌肉的致动器。

　　人们一般用电池、燃油和内燃机来驱动外骨骼机器人。现代的外骨骼，通常由传感、控制、驱动和机械系统精密集成。分布在各处的传感器实时采集人体的姿势、力量、运动趋势等信息，然后传到设备内置的电脑或控制中心，“大脑”开始分析，接着判断人体意图驱动外骨骼元件，一般通过电机和液压等方式带动机械产生相应动作。

　　运动赛事推动外骨骼进化

　　为了让外骨骼更轻、更小、更舒适、更安全，科学家们积极探索改进的路径。比如，加州理工和清华大学的研究者就从算法入手，2020年，他们提出了一种叫“COSPAR”的算法，基于用户反馈更新模型，并用它来选择新试验的动作，并诱导反馈，最终帮患者找到他们偏爱的步态，提升舒适度。

　　还有研究者在试验非侵入式脑机接口获取用户的运动意图，等于说让外骨骼和人体产生更直接的交互；DARPA在2011年启动“The Warrior Web”项目，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。

　　除了科研，体育赛事也在推动外骨骼的进化。

　　你听说过Marathon（马拉松），但不一定知道 Cybathlon（半机械人奥运会）。2016年，Cybathlon 由苏黎世联邦理工学院发起，2016年和2020年成功举办过两届竞赛。在Cybathlon上，残疾运动员可以使用机械义肢、脑机接口、外骨骼等外设参赛。2020年，竞赛列出了六大项目，脑机接口比赛、功能性电刺激自行车赛、动力臂假肢赛、动力腿假肢赛、动力外骨骼设备赛和动力轮椅赛，所有任务都和残障人士的日常生活紧密相关，着力展现相关领域的研究进展。

　　选手需要完成像上台阶、做饭、玩电子游戏等动作，在最短时间内完成最多任务者将获胜。不同于残奥会主要考验人体本身的运动能力（选手被要求只能用市面上在售设备），Cybathlon则强调追求科技创新，选手可以用最新研发的动力辅助装置。

　　Cybathlon的发起人Robert Riener教授回忆起办赛的初衷：实验室开发的辅助技术非常先进，却不能及时用在普通残障人士身上，他们在日常中需要克服的困难太多了。他希望可以通过Cybathlon促进残疾人辅助系统的发展和学术交流，也让实验室和企业互相竞争和启发，从而“催生”出成本更低、技术更先进的义肢和外骨骼。

　　从这个角度上理解，奥运会、残奥会和Cybathlon，都是对人类极限的挑战。当看到选手用机械手装上一只灯泡，或从轮椅上站起迈出不寻常的一步，你也会备受鼓舞。