外骨骼的类型、功能及其应用为何迟迟未能普及

穿戴一套外骨骼可能需要110个步骤。 2026年4月，德克萨斯大学埃尔帕索分校的工程师们在《PLOS One》上发表了一项研究，测算了部署一款职业用外骨骼设备所需的实际步骤——包括39到110个操作步骤，耗时6.5到25分钟，且失败率高达49%。

业界讨论的焦点在于电池和重量。这些确实是现实的制约因素，且正在不断改善。但决定用户在第六个月是否仍会继续佩戴该设备的关键因素并非这些——而市场已经通过实践验证了这一点。

什么是外骨骼？

外骨骼是一种可穿戴框架，能在体力劳动过程中将负荷从人体转移出去。被动式设计采用弹簧和弹性元件，无需动力源；主动式设计则使用电机和电池。按价值计算，主动式系统占据市场的大部分份额，而被动式系统则在工业人体工学应用中占据主导地位。

外骨骼是一种佩戴在身体上的结构，能够将机械负荷从肌肉和关节转移到框架上。这一技术之所以重要，是因为据美国材料与试验协会（ASTM International）统计，全球已有超过80家公司正在该领域开展研发，而买家却缺乏可供参考的认证标志。 对于运营负责人而言，其实际影响是：数据表上的每一项声明都仅代表制造商的单方面主张。

该领域首先面临的一个核心问题是：设备是向佩戴者的动作中提供额外能量，还是仅重新分配原本就存在的能量。

市场上实际存在的四类产品

被动式设备将佩戴者自身运动产生的能量储存在弹簧或弹性元件中，并在需要时释放。它们不会提供身体未产生的额外力量。 Comau公司的MATE-XB在完全不依赖任何电源的情况下可承载高达25公斤的重量，图1中的四种工作类别明确了该设计相对于动力型替代产品的定位。

被动式外骨骼与主动式外骨骼有什么区别？

被动式外骨骼利用弹簧、弹性带或配重来重新分配负荷，不配备电池、电机或电子元件。 动力外骨骼则利用电机和传感器主动提供扭矩，因此需要电池——根据OxMaint汇总的制造商规格（2026年2月），Phoenix在1.1英里/小时的速度下续航约4小时，而ReWalk 6.0单次充电续航时间最长可达8小时。 被动式外骨骼成本较低，在工业人体工学应用中占据主导地位；而动力式外骨骼可超越人体能力，在医疗康复领域占据主导地位。

关于这一市场份额的统计数据存在显著分歧——Fortune Business Insights预计2026年动力型市场份额为86.36%，而Fact.MR则预计约为60%——这是因为两者的统计基准不同。但两者都指向同一个趋势：按价值计算，动力型占据主导地位；而在工业设备部署方面，被动型占据主导地位。

各行业实际部署情况

据ABI Research数据显示，制造业占外骨骼总出货量和营收的68%，图2中的各行业细分数据则显示了各行业实际采购的设备类型。

这一规律在每一行中都成立。当任务要求设备提供人体无法产生的额外力量时——例如在步态周期中抬起瘫痪的腿——设备必须是动力型，且电池至关重要。而当任务仅需将负荷从下背部转移到髋部时，弹簧即可胜任，无需电池供电。

众所周知的障碍

电池续航时间是最常被提及的障碍，而广为流传的“四小时”这一数字确实有其来源。Phoenix在平均步行速度下可提供约四小时的续航时间

根据OxMaint汇编的制造商规格（2026年2月），其速度为1.1英里/小时。基于相同标准，ReWalk 6.0的续航时间最长可达八小时。四小时是电动续航的下限，而非该类产品的标准。

鲜少被提及的电池问题在于性能衰减，而非续航时间。 根据同一来源，锂离子电池在日常使用12至18个月内，容量通常会下降约20%——这意味着一款标称续航时间为4小时的设备，到第二年实际续航时间将接近3小时，而实际临床应用中能获得的续航时间，更多取决于维护计划而非数据表上的参数。

重量、舒适度和成本同样不容忽视。2025年10月一项涵盖49篇论文的系统性综述发现，采用率受限于不适感和贴合度问题、热负荷以及动态环境下的有限可用性。 在成本方面，据《财富商业洞察》（2026）报道，大多数保险公司将医疗外骨骼归类为实验性或奢侈性设备，而非必需医疗设备——这本质上是一个报销分类问题，而非价格问题，且没有任何工程上的进步能够解决这一问题。

这些问题都在积极解决中，且都在不断改善。但这些因素均无法解释该细分市场的低迷状况。

几乎无人衡量的障碍

安全帽之所以普及，并不是因为安全帽本身变得更好了。而是当认证标准和雇主责任规定使得不戴安全帽的代价变得高昂时，它才得以普及。外骨骼设备目前被作为机器人销售，却作为个人防护装备（PPE）被采用，而个人防护装备的推广策略尚未被采纳。

被动式外骨骼无需电池、无需充电循环，也不存在热管理问题。Comau公司的MATE-XB完全无需电源即可提供高达25公斤的辅助力量。如果电池容量是影响普及的关键制约因素，那么被动式外骨骼早就无处不在了。但事实并非如此。

证据所指向的问题其实在于操作流程。安装调试可能耗时25分钟，而实际运行时间仅为4小时，图3将这两者绘制在同一坐标轴上。

一款号称能省力、省事的设备，穿戴起来却可能需要25分钟、110个步骤，而且近一半的情况下都会出现故障。 《PLOS One》期刊上的研究作者发现，那些需要身体测量、专用工具且存在顺序依赖关系的设备，耗时最长且故障率最高；因此，他们的设计纲要非常明确：步骤更少、无需专用工具、自对准连接、反馈清晰。

贴合度是第二个未被量化的限制因素，其危险性远不止于不舒适。 根据发表在 arXiv（2025）上的研究，佩戴者与设备之间的人体测量学不匹配会将部分辅助力转化为寄生力——这意味着，贴合度不佳的外骨骼不仅辅助效果较差，还会主动使身体承受本不该承受的力。 该研究还指出，由于这种失效是“无声的”，用户往往无法察觉设备佩戴不当的情况。

第三个问题是效益会逐渐减弱。2026年5月发表在《公共卫生前沿》（Frontiers in Public Health）上的一项研究发现，同一款在受控实验室条件下能将肩部肌肉活动降低29%至41%的上肢设备，在实战中的士兵中，其实用性和使用意愿评分仅为中等。 实验室疗效与实战效果是两种不同的衡量标准，而行业却只宣传前者。

没有电池。采用率同样存在上限。

标准还是设计：通向同一解决方案的两条路径

ASTM F48的立场：该类别尚无认证标志

比洛特（Billotte）、洛（Lowe）和彼得森（Peterson）于2019年通过美国国家职业安全与健康研究所（NIOSH）和美国国家标准与技术研究院（NIST）阐述了标准相关论点：产品标准和认证的缺失被视为行业实践中推广应用的障碍；尽管外骨骼不被视为传统个人防护装备（PPE），但它们同样属于可穿戴设备，且业界对其的关注动机在于预防伤害。

这一立场有先例可循。ASTM 委员会

F48于2017年成立，下设六个分技术委员会，分别负责设计与制造、人因工程、任务执行、维护、安全及术语等领域。 此后，该组织批准了F3771标准——一项数字人体建模标准，使工程师能够在制造外骨骼之前模拟其对人体的影响；此外，作为工作项目WK89778，一项维护标准目前正在制定中。 目前市场上约有80家企业，但其中没有任何一家能提供安全官员认可的认证标志。

得克萨斯大学埃尔帕索分校的观点：障碍在于设计规范

《PLOS One》的研究则采取了另一种思路。那些需要大量测量、专用工具、更多操作步骤及顺序依赖性的设备，不仅设置耗时更长，故障率也更高，而解决之道在于设计师：简化步骤、消除对专用工具和身体测量的依赖、集成自对准连接、提供清晰的反馈。

这一立场拥有标准论点所缺乏的数据支撑。其实施路径也更为快捷——制造商无需等待委员会审议，即可在下一版产品更新中付诸行动。

这两者其实是从相反方向切入的同一解决方案。目前尚无任何标准要求测量或披露设置时间，因此，当买家对比两款设备时，无法看到最能预测用户是否会实际佩戴该设备的变量。个人防护装备（PPE）标准之所以强制要求进行贴合测试，正是因为贴合度决定了防护效果是否真实。 外骨骼设备不属于该分类范畴，这正是为何目前既没有相关披露要求，也没有设计压力——这也是为何在这个拥有80家企业、产品历史长达十年的品类中，安全负责人在购买前仍无法得知该设备穿戴所需的时间。

这一发展进一步印证了：

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很少与数据表上的数值一致。

协作机器人与传统机器人：协作机器人究竟是什么，它属于哪个范畴：协作机器人曾面临同样的分类问题，而ISO 10218-2:2025标准通过将“应用”而非“机器”作为评估单位，解决了这一问题。

机器人不会抢走你的工作——它们只是接手那些曾让你受伤的工作环节：预防工伤是大多数工业外骨骼采购的明确目的，而从任务层面来看，可以解释该设备实际上旨在分担工作中的哪些环节。

这110个步骤正是需要完成的数量。根据《公共卫生前沿》的研究，一种在实验室中能将肩部肌肉活动减少29%至41%的设备， 根据《公共卫生前沿》杂志的研究，它完全实现了设计初衷——但一名工人若需完成多达110个操作步骤才能获得这一益处，且失败率接近一半，那么到第三天他就会找到不使用的理由。电池性能将持续提升，因为电池工程背后有全球产业的支持。 机身也将不断变轻，因为材料科学也在不断进步。但这两股力量都没有作用于背带、适配范围或搭扣数量上，因为目前市场上没有任何因素对此予以奖励——没有标准要求进行相关测量，没有买家提出此类需求，也没有产品数据表包含这些信息。 自2023年以来，Comau的MATE-XB在不使用电池的情况下已能支撑25公斤的重量。被动式机器人领域已经消除了大家常谈的限制，却也撞上了同样的壁垒，这正是目前关于该壁垒实际所在位置的最明确证据。

常见问题

1. 什么是外骨骼？

外骨骼是一种可穿戴框架，能够将机械负荷从人体的肌肉和关节上转移开。它可以是被动式的，利用弹簧和弹性元件来重新分配佩戴者自身的能量；也可以是主动式的，利用电机和电池来提供人体无法产生的额外力量。 据美国材料与试验协会（ASTM International）统计，全球有超过80家公司从事该领域的研究与开发。

2. 外骨骼的主要类型有哪些？

外骨骼首先按动力来源分类，然后按身体部位分类。被动式背部支撑和手臂支撑设备在工业人体工学领域占据主导地位；动力式下肢设备在临床康复和行动辅助领域占据主导地位；动力式全身系统则用于重物搬运和国防后勤。 据 Grand View Research（2026）报告，Comau 的 MATE-XB 是一款被动式背部支撑装置，无需动力源即可提供最高 25 公斤的支撑力。

3. 外骨骼的电池续航时间有多长？

动力外骨骼的单次充电续航时间通常在4至8小时之间。根据OxMaint（2026年2月）汇编的规格数据，Phoenix在平均步行速度为1.1英里/小时的情况下续航约4小时，而ReWalk 6.0的续航时间可达8小时。 锂离子电池的容量在日常使用12至18个月后通常会衰减约20%。被动式外骨骼不配备电池。

4. 外骨骼有哪些用途？

工业外骨骼可辅助高空装配作业、重复性搬运及物料处理——据ABI Research数据显示，制造业占所有外骨骼出货量和营收的68%。 医疗外骨骼用于中风或脊髓损伤后的步态康复；Ekso Bionics 报告称，其 EksoNR 产品可将康复治疗时间缩短多达 30%。国防领域的应用则侧重于后勤补给中的负重运输。

5. 为什么外骨骼尚未得到更广泛的应用？

最突出的障碍是设置负担。得克萨斯大学埃尔帕索分校发表在《PLOS One》上的一项研究（2026年4月）发现，职业

外骨骼设备在安装、穿戴、脱下和存放过程中需要39至110个操作步骤，耗时6.5至25分钟，故障率高达49%。 一项针对2025年10月发表的49篇论文进行的系统性综述还指出，外骨骼存在不适感、贴合性问题、热负荷以及在动态任务中可用性受限等问题。

6. 外骨骼的价格是多少？保险是否涵盖？

成本因类别而异，被动式工业设备的价格远低于动力医疗系统。据《财富商业洞察》（2026年）称，保险是医疗应用面临的主要障碍——大多数保险公司将医疗外骨骼归类为实验性或奢侈设备，而非必需医疗设备。为此，部分制造商推出了租赁和订阅模式，以替代一次性购买。

7. 外骨骼真的能预防受伤吗？

关于减轻负荷的实验室证据十分充分；而关于预防伤害的实地证据则较为薄弱。《公共卫生前沿》（Frontiers in Public Health）的一项研究（2026年5月）记录了在受控条件下肩部肌肉活动减少了29%至41%，但同一设备在实地使用中的实用性评价仅为中等。 根据arXiv的研究（2025年），不合身会使情况雪上加霜——人体测量学上的不匹配会将辅助力转化为 parasitic force，使身体承受非预期方向的负荷。