今天是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。两位女火炬手借助外骨骼传递火炬。
据赛事相关负责人介绍，彭园园为了实现自主抓握，配合外骨骼设备做了九个月适配训练；而下肢截瘫的杨淑亭则花了五个月时间，和下肢外骨骼“磨合”，现在已能直立行走，顺利传递火炬。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。
外骨骼早已不是新鲜事，在上世纪60年代，人类就开始了技术探索。
穿在身上的机器人，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（exoskeleton）。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。
简单来说，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。
外骨骼的技术研发始于上世纪60年代，代表项目是由美国国防部支持、通用电气和康奈尔大学执行的“Hardiman”。他们打造出了一款外骨骼原型机，用来帮军人搬抬重物：能将人的力量放大25倍，举110公斤的重物就像在拎起一大袋子苹果。
这款Hardiman外骨骼的举重极限是682公斤，但它自身的重量也达到了680公斤。它是一套全身外骨骼，金属关节繁杂，足足有28个链接头，用液压和电力驱动，还配备了力觉反馈感应系统。这样一套庞然大物，每秒只能走0.76米。响应速度也无法保证，通常是肩关节能动了，胳膊肘操作不了了，顾此失彼。
这对于军用场景来说，简直就是灾难，很多科研机构意识到时下技术的极限，就开始转向医疗康复场景，比如为截瘫患者设计站立用外骨骼，研发电力驱动假肢等等。
外骨骼不是某一个技术的“单兵作战”，是计算机技术、传感技术、人机协同、能源技术高度融合的造物。等到2000年，外骨骼所需要的技术都有了突破性的进展，从美国国防高级研究计划局（DARPA）资助的项目成果BLEEX来看，组件已经大幅微型化，更灵活，更智能。
同时，外骨骼也开始走出实验室，像ReWalk、CYBERDYNE、Ekso Bionics等代表公司陆续成立。外骨骼产品覆盖军事合作、医疗康复、灾场救助、工厂制造等场景。
一副外骨骼都有什么？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。
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。