“外骨骼”的命名源于生物学概念，即“安装于人体外部的骨骼”。从生物学原理看，人类骨骼属于内骨骼系统：肌肉附着于骨骼表面，通过接收神经系统电信号，触发收缩-舒张运动，进而牵引骨骼完成肢体动作。与机器人类比，人体肌肉相当于执行器，功能为接收控制信号并输出机械运动；骨骼相当于结构件，承担负载传递、构建关节活动枢纽、提供支撑的功能。
外骨骼的结构和工作原理与人类骨骼相似，是一种与用户协同工作的可穿戴设备。具体来说，外骨骼通过对身体施加力量，从而对肢体运动提供辅助、增强或康复训练功能。外骨骼常被称为“外骨骼机器人”，因为和机器人特征类似：具备自主运行能力、可编程、融合传感器、执行器与控制算法。
通常来说，外骨骼机器人依靠机械系统、驱动系统、传感系统、控制系统和能源系统五大核心模块深度协同发挥作用。其核心工作原理是构建“感知-处理-驱动-反馈”闭环，实时捕捉人体运动意图，经智能处理输出机械助力，最终达成自然流畅、具有高度实时性的人机协同运动。
目前外骨骼机器人仍处于持续发展阶段，尚未形成统一的定义，技术路线和类别众多。
（一）根据穿戴部位，可分为上肢外骨骼、下肢外骨骼、全身外骨骼，或者进一步细分：
①上肢外骨骼主要针对手臂、肩部等上肢部位设计，辅助或增强上肢运动功能，适用于搬运、装配、康复训练等场景；
②下肢外骨骼聚焦腿部、腰部等下肢部位，提供行走助力、负重支撑等，广泛应用于康复、养老、登山等场景；
③全身外骨骼覆盖全身肢体及躯干，实现整体运动能力的辅助或增强，集成度高，适用于军事、复杂工业作业等场景。
（二）根据是否有外部能源，可分为动力外骨骼、被动式外骨骼：
①动力外骨骼：使用电池或者电缆来运行传感器和执行器。可进一步分为静态外骨骼（执行器需要始终运行）和动态外骨骼（执行器不需要始终打开，能效大幅提升）；
②被动式外骨骼：没有外部电源，主要类型包括重量重新分配（通过弹簧和锁定机构将重量转移到周围或地面）、能量捕获（如脚踝弹簧离合器外骨骼）、阻尼（使用弹簧或阻尼器来减震）、锁定（允许长时间蹲坐统一位置）等。
（三）根据驱动方式，可分为液压、气动、电机驱动和混合驱动外骨骼：
①液压驱动外骨骼：结构紧凑、体积小、传动平稳、能动较高；但加工精度较高，维护成本高；
②气压驱动外骨骼：体积小、成本低、操作简便;但精度不高、难以控制，噪声大，且移动范围受限；
③电机驱动外骨骼：结构简单、精度高、便于自动化控制；但占据空间大；
④混合驱动外骨骼：结合两种及以上驱动方式的优势，如电机与液压结合，兼顾输出性能与灵活性，满足复杂场景需求。
（四）根据是否移动，可分为固定、支持、移动外骨骼：
①固定：外骨骼被拴在墙上、支架上或通过固定的钩子和安全带悬挂在空中；
②支持：外骨骼连接到高架导轨上，由移动框架支撑，或者在某些情况下由相邻的轮式机器人支撑。这些配置允许重型电机、控制器和电池得到外部支撑，同时仍为外骨骼佩戴者提供移动性；
③移动：用户和外骨骼可以自由移动。
运动意图的感知识别有多种方式，包括力学传感器、惯性传感器、肌电信号、脑电型号等。使用较多的是多种传感器融合的方式。其中，关节角度传感器监测肢体位置，足底压力传感器感知步态与重心、惯性传感器测量加速度角速度及姿态、肌电传感器采集肌肉电信号、力/力矩传感器测量人机交互力，外部传感器用来判断周围环境。
控制系统是外骨骼的“大脑”，根据感知信号驱动执行机构，是外骨骼机器人最大难点。目前控制方式主要包括生物信号（脑电信号和肌电信号）、预编程、步态拟合控制、基于模型和传感器协同控制、智能算法控制、阻抗控制等。
外骨骼的上游可分为核心零部件和结构件。零部件覆盖能源、驱动、机械结构、传感、控制等，支撑外骨骼的感知、动力和控制等核心功能，结构件主要用于保障结构强度，适配人机交互。具体如下：
核心零部件主要包括驱动、传感、控制、机械等领域。
①驱动系统：主要包括伺服电机，作为外骨骼关节运动的核心，多采用无框力矩电机；其中谐波减速器适配精度高、体积小的等精细关节，行星减速器承载能力更强，适合工业外骨骼腰部等需要重载助力的部位；此外需要搭配伺服驱动器、编码器使用，形成闭环控制。
②感知系统：多模态传感器作为"神经末梢"，实现人体意图与环境状态的高精度感知。例如，足底压力传感器感知地面反作用力和人体足底受力分布，可辅助外骨骼识别平地、台阶等路况，进而调整支撑力矩，适配不同行走场景。
③控制系统：承担数据处理与指令生成的核心任务，其中包括主控芯片，多为嵌入式CPU，是控制系统的硬件核心，负责快速处理传感器采集的海量数据，以及控制电路板。
④机械系统：主要包括结构件，外骨骼的主体框架，这类材料兼具轻质与高强度特性；连接和紧固件，如螺栓、耐磨铰链等，用于固定各结构件和关节部件，保障外骨骼在反复运动中结构稳定，避免部件松动；人机贴合部件，如适配人体曲线的穿戴接口、缓冲垫等，提升穿戴舒适度。
外骨骼机器人最早的研究始于上世纪六十年代，出于军队使用的需求，美国科研实验室率先开展了对外骨骼机器人的探索。而近年来，随着材料领域、AI大模型等技术的融入，使外骨骼机器人逐步向医疗康复、工业、民用等消费市场拓展。
（一）医疗康养
在需求端方面，我国脑卒中（含脑梗和脑出血）患者总人数已超2800万，面临长期康复挑战。外骨骼机器人在医疗康养领域，可用于康复训练（手术后恢复运动功能）、生活辅助（针对老年人、轻度功能障碍者，提升日常活动自主性）、功能代偿（针对截肢或其他功能障碍者，替代部分运动能力）等。
（二）工业领域
外骨骼目前用于物流仓储、汽车制造、建筑施工等场景，用于提升生产安全与运营效率。其中：在物流仓储场景适用腰部助力外骨骼，直接针对分拣、搬运环节的体力消耗痛点发挥作用；汽车制造领域以上肢外骨骼和下肢外骨骼的协同应用为主，重点解决装配环节的举升、负重疲劳问题，以提高工作效率；建筑施工场景中，外骨骼聚焦于高空作业、重物搬运等高危高强度环节，提高安全保障。
（三）军事
外骨骼由发动机、电池或液压系统提供能量输出，附带外部防护装甲，以增加穿戴者力量、速度、耐力、反应力和防护力，对于军事要求十分契合。外骨骼可以提升单兵作战能力，携带更重的武器装备，长时间保持战斗状态；其次可以增强士兵的生存能力，提供额外的防护和快速反应能力，减少战场伤亡。随着未来材料、能源续航等技术瓶颈突破，外骨骼于军事领域将有更大的应用潜力。
（四）民用消费领域
①运动赋能：为徒步、登山、攀岩爱好者提供关节助力和平衡支撑，降低运动门槛，提高运动安全性；下肢助力外骨骼机器人在安徽黄山、山东泰山等热门景点进行试点试用，帮助登山游客进行无痛爬山，受到游客热捧。目前泰山等5A景区已验证外骨骼机器人消费的租赁模式。
②日常出行中，外骨骼为普通用户提供腿部关节助力，减轻长时间行走后的疲劳，尤其适合徒步、城市观光等需求；
③工作赋能：穿戴腰部、上肢外骨骼，辅助完成各类劳动，减少弯腰、抬举带来的腰部和肩部劳损，适用于家务、农业等场景。
2024年7月，始祖鸟联合Skip公司发布了一款动力外骨骼产品——MO/GO™外骨骼软壳裤。这款外骨骼可以提供40%的力量辅助，减轻股四头肌与腘绳肌的负担，帮助穿戴者行走，同时保护膝盖关节。
市场普遍关注人形机器人产业链。我认为人形机器人作为终极形态，其技术挑战较大、成本和应用场景问题亟待解决，产业化进程或低预期。而外骨骼机器人作为机器人产业的一个分支，应用场景清晰、技术相对简单，在机器人快速发展的过程当中，过去瓶颈的电池、材料、算法技术有望得到快速发展，消费级产品在近两年大量出现，有望带动市场认知和产品规模化放量。
国内的外骨骼公司以一级市场为主，部分上市公司有布局相关产品，但处于早期阶段，建议关注相关企业。
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精工科技（002006）
公司研发团队在第一代单关节（髋关节）外骨骼机器人研发的基础上，迭代和优化升级的第二代单关节外骨骼机器人已完成测试和定型，正在推进量产。公司还在持续推动多关节外骨骼助力机器人研发项目的进展，目前正在进行第一台样机的研制工作，未来将形成系列化产品。
探路者（300005）
公司推出了包括下肢外骨骼在内的四款智能装备，从材料、结构到控制系统全面实现自主可控。采用基于人因功效学的仿生结构设计，集成多模态传感器系统和智能化运动控制算法，实现人机交互智能识别。
振江股份（603507）
公司专注于外骨骼机器人的智能控制算法及仿生学设计的研究，通过子公司海普曼机器人有限公司切入外骨骼机器人赛道，针对公所处的重工业特殊岗位人员劳动强度大，劳动力不足等实际情况，目的是为了减轻车间员工的劳动强度。
