外骨骼及其控制原理

　　外骨骼是一种能够提供对生物柔软内部器官进行构型、建筑和保护的坚硬的外部结构。一般是把虾、蟹、昆虫等节肢动物体表坚韧的几丁质的骨骼称为外骨骼，它有保护和支持作用。有时也指软体动物的贝壳和棘皮动物石灰质的板和棘。

　　内骨骼于外骨骼的关键的区别在于保障。昆虫和螃蟹中的外骨骼是充当盔甲的器官，它也为生物提供了一个框架或结构。在某种程度上，骑士的全金属盔甲，可称作一种外骨骼，因为它提供了一个硬壳或皮肤，在战斗中保护骑士。航天服和深海潜水的“JIMM”装也算是外骨骼，因为它们在极其恶劣的外部条件条件下帮助人体正常工作。

　　世界各国都在研制增强人体机能的机器人外骨骼。

　　日本HAL-5全身型外骨骼的控制原理：采集肌电信号。当人想让身体做出动作的时候，脑部会产生控制信号，并通过运动神经传送至相应肌群，从而控制肌肉和骨骼的运动。这些神经信号多少会扩散到皮肤表面，形成表面肌电信号。HAL系列外骨骼通过表贴在人皮肤的传感器采集这些信号，控制外骨骼做出和人相同的动作，从而为人的行动助力。缺点：传感器需要和皮肤密切接触，信号采集并不总是可靠（比如流汗状态下）。

　　美国硅谷BLEEX军事/安全用外骨骼的控制原理：采用力反馈的方式。当人腿部开始产生动作的时候，这个力量会带动腿部外骨骼一起产生相同的运动趋势，装在外骨骼上的传感器会敏感地捕捉到这个趋势并驱动外骨骼做出顺应这个力的动作，从而增强力量。

　　Bra-Santos Dumont脑控外骨骼的控制原理：采用脑控外骨骼系统。这种外骨骼能够实现骨骼、肌肉与神经系统之间的交互作用，所有骨骼和肌肉都由大脑直接控制。通过穿戴者佩戴的“帽子”接收脑电波信号，同时外骨骼安装了一系列传感器，负责将触感、温度和力量等信息反馈给穿戴者，穿戴者能够感知是在何种表面行走。缺点：能够识别的脑神经信号有限，难以保证信号检测准确，需要将电极植入头皮或脑内，具有一定的创伤性。（摘自《黑科技》）