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他的回答并不是 " 市場還沒準(zhǔn)備好 "，而是要求機(jī)器人研究者反過來審視自身：現(xiàn)有外骨骼往往太重、不夠舒適、穿戴復(fù)雜、控制困難且成本高。
真正走向產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的可穿戴機(jī)器人，必須從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、感知與控制三個層面同時降復(fù)雜度。
在背部支撐、肩部支撐和髖部行走輔助三個案例中，Haoyong Yu 反復(fù)強(qiáng)調(diào)一種工程取舍：能用一個電機(jī)解決的問題，就不要用兩個電機(jī)制造同步控制難題；能用足夠簡單、魯棒的傳感方式完成任務(wù)識別，就不必把系統(tǒng)做成難以穿戴和維護(hù)的復(fù)雜傳感陣列。
因此，這場演講的核心洞察是：可穿戴機(jī)器人真正的難點(diǎn)，不只是 " 給人更多力 "，而是讓輔助力在正確的時間、正確的身體部位、以不妨礙人的方式出現(xiàn)。外骨骼若想成為日常工具，必須先變得像衣物一樣輕便、像機(jī)械傳動一樣可靠、像人的動作意圖一樣自然。
演講中的幾個關(guān)鍵判斷可以概括為：
以下為 NUS 余浩泳教授在 ICRA 2026 大會上的演講精編。AI 科技評論根據(jù)現(xiàn)場參會記錄與原英文演講內(nèi)容，在不改變原意的基礎(chǔ)上進(jìn)行了翻譯與編輯。
從老齡化挑戰(zhàn)到可穿戴機(jī)器人需求
我在新加坡國立大學(xué)建立了 Biorobotics Lab，主要關(guān)注老齡化人口帶來的巨大挑戰(zhàn)。過去幾年，我逐漸把更多精力放在面向現(xiàn)有勞動者和患者的可穿戴機(jī)器人上。
今天我會聚焦幾個工業(yè)應(yīng)用中的外骨骼案例。它們反映了我們?nèi)绾螄L試應(yīng)對可穿戴機(jī)器人技術(shù)面臨的一些挑戰(zhàn)。大家可以看到，實(shí)際需求非常巨大：我們都在談老齡化勞動力、工人保護(hù)；建筑行業(yè)和物流行業(yè)的工人面臨大量肌肉骨骼損傷問題；同時，很多老年人也仍然希望保持活躍生活，市場上也已經(jīng)有很多現(xiàn)有設(shè)備。
但是，為什么外骨骼還沒有被廣泛使用？
我們認(rèn)為，作為一個研究共同體，我們也需要反過來看自己，不要只是責(zé)怪市場。我們是不是做得足夠好？很多我們做出來的外骨骼仍然很重，不夠容易使用，穿戴不那么舒適，而且成本很高。
所以，我們?nèi)匀恍枰艘徊?，看看怎樣才能把系統(tǒng)設(shè)計(jì)得更好，包括更好的感知、更好的控制，以及更好的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。接下來我會用幾個設(shè)備作為例子，說明我們?nèi)绾螄L試處理這些問題。我們當(dāng)然不能解決所有挑戰(zhàn)，但至少可以盡力去面對其中一些關(guān)鍵問題。
我首先從背部支撐外骨骼講起。腰背損傷在工傷中排名第一，造成的經(jīng)濟(jì)損失也非常高。這里展示的是僅美國的數(shù)據(jù)，我認(rèn)為歐洲、中國、日本等地區(qū)也會面對同樣的問題。
背部支撐外骨骼的工作原理是什么？基本上，它是把負(fù)載繞過脊柱，把負(fù)載傳遞到腿部，從而減輕腰背負(fù)擔(dān)。
這里有一個大約 30 年前日本設(shè)備的例子。你可以看到，它非常有力，也很直觀：在兩個關(guān)節(jié)上放兩個電機(jī)，就可以提供很強(qiáng)的支撐。但問題在于，它非常重，也很難在工作場景中真正使用，所以并沒有被廣泛看到。
我們最初也開發(fā)過類似有多個執(zhí)行器的外骨骼，但后來意識到，結(jié)構(gòu)和控制都會遇到問題。最后，我們在這類設(shè)備上采用了單電機(jī)方案。你可以想象，外骨骼實(shí)際要做的，是為軀干運(yùn)動提供輔助，而這個被輔助的動作本質(zhì)上只有一個自由度。既然如此，為什么一定要用兩個電機(jī)？
使用兩個電機(jī)會增加兩側(cè)同步運(yùn)動的難度。人在彎腰、移動、走動時，兩側(cè)動作并不完全一致，兩個電機(jī)的控制會變得更復(fù)雜。作為機(jī)械工程師，我們想到傳統(tǒng)燃油車只有一臺發(fā)動機(jī)，但至少可以驅(qū)動兩個輪子，有時甚至驅(qū)動四個輪子。那為什么不把同樣的原理用于外骨骼，用一臺電機(jī)來驅(qū)動兩側(cè)？
這樣帶來了很大好處：電機(jī)數(shù)量減少，重量和成本下降，控制也更容易，因?yàn)椴恍枰屪笥覂蓚?cè)設(shè)備精確同步。我們還使用了串聯(lián)彈性元件，把內(nèi)在柔順性引入系統(tǒng)，讓設(shè)備更舒適。這個原型內(nèi)部其實(shí)很簡單：通過線纜，一臺電機(jī)可以給兩條腿提供相等的力，同時允許兩側(cè)在速度和角度上自由變化。雷峰網(wǎng)
通過這種方式，我們得到一個更輕的系統(tǒng)，兩側(cè)可以獲得相等的力，同時在運(yùn)動頻率上有更好的靈活性。當(dāng)然，我們?nèi)匀恍枰錾锪W(xué)測試來證明它的效果。實(shí)驗(yàn)顯示，它可以提供約 30% 到 45% 的輔助。設(shè)備的演示也說明，使用單電機(jī)之后，整體動作更容易控制。
我們開發(fā)的這個設(shè)備，基本上采用了類似的工作原理，用來支撐上臂，幫助工人完成過頭作業(yè)。它的原則也很相似：使用一個電機(jī)，通過同樣大小的力，為兩側(cè)提供不同角度和不同速度下的輔助，從而在手臂運(yùn)動上保留更多靈活性。
設(shè)備內(nèi)部基本上是一臺電機(jī)驅(qū)動一個機(jī)構(gòu)，串聯(lián)彈性元件也被集成進(jìn)去，再通過線纜路徑形成差速機(jī)構(gòu)，驅(qū)動兩側(cè)手臂。雷峰網(wǎng)
我們希望設(shè)備更輕，也希望它在雙手運(yùn)動上有更多自由度。我們沒有停在這里。
當(dāng)我們想把這類設(shè)備用于行走輔助時，發(fā)現(xiàn)如果使用兩個電機(jī)，很難很好地同步，也很難實(shí)現(xiàn)良好的人機(jī)協(xié)同。尤其是老年人在不同步態(tài)和地形下行走時，這個問題會更加明顯。
所以我們又為這個應(yīng)用設(shè)計(jì)了一個差速機(jī)構(gòu)，也盡量保持簡單。通過減少機(jī)械結(jié)構(gòu)，并使用單電機(jī)，可以滿足需求。
我們還發(fā)現(xiàn)，任務(wù)感知和環(huán)境感知是另一個關(guān)鍵挑戰(zhàn)。
設(shè)備要真正與人的動作同步使用，就必須知道人在做什么。于是我們開發(fā)了 FMT 傳感器，以及相關(guān)的感知機(jī)制，使設(shè)備能夠更好地檢測任務(wù)，并提供自適應(yīng)控制。
在背部支撐外骨骼中，如果你測試過這類設(shè)備，就會發(fā)現(xiàn)：如果把輔助力調(diào)得很高，而你實(shí)際上并沒有搬重物，你可能會因?yàn)橥蝗怀霈F(xiàn)的巨大輔助力而遇到危險(xiǎn)。因此，檢測你正在搬多重的物體非常重要。
肩部支撐外骨骼也是一樣。對于髖部外骨骼來說，檢測你是在平地行走、上樓、下樓，還是走在不規(guī)則地形上，也非常重要。否則，你可能不得不依靠開關(guān)，把設(shè)備切換到不同工作模式。
傳統(tǒng)上，你可以使用 EMG 傳感器，也可以使用 IMU，并把多種傳感器組合起來。但 EMG 傳感器需要貼在皮膚上，IMU 往往需要布置在身體多個節(jié)段上，才能實(shí)現(xiàn)比較好的控制和動作分割。
我們的做法是把 FMT 傳感器做成陣列。它可以綁在衣服外面，不需要直接接觸皮膚。我們還在標(biāo)定階段加入了振動電機(jī)，并使用簡單的感知算法，實(shí)現(xiàn)了不錯的自適應(yīng)控制。
簡單來說，F(xiàn)MT 是一種力敏傳感方式，可以通過肌肉體積變化來感知肌肉運(yùn)動。把它做成陣列之后，再配合簡單分類機(jī)制，就可以檢測工作負(fù)載、工作模式和任務(wù)類別。它不一定像 EMG 那樣精確，但對于控制外骨骼而言已經(jīng)足夠，而且硬件很容易使用，也很容易穿戴。
為什么不是連續(xù)輸出，而是幾個等級？因?yàn)闉榱吮３趾唵?，并且讓響?yīng)時間達(dá)到實(shí)時要求，幾個等級就已經(jīng)足夠。最初我們只是想檢測用戶是否正在搬東西，后來擴(kuò)展到四個等級，也已經(jīng)比較有效。我們不需要把它做得過于復(fù)雜。
這里是它和現(xiàn)有方法的一些比較。它的準(zhǔn)確率更高，延遲也小得多，這對實(shí)時通信非常重要。這里展示的是一個非常簡單的實(shí)驗(yàn)室測試，用來判斷用戶是否在搬 5 kg、10 kg 或者其他重量。這個系統(tǒng)目前仍處在實(shí)驗(yàn)室測試階段。
現(xiàn)在，整個系統(tǒng)已經(jīng)被優(yōu)化并集成到這樣一個設(shè)備中。這個外骨骼有兩個主要部分：一部分是軀干部分，像夾克一樣穿在身上；另一部分是腿部結(jié)構(gòu)，連接在大腿位置。這兩個部分會在你彎腰抬起物體時一起工作。
你們現(xiàn)在看到的是綁在手臂上的傳感帶，它會使用 FMT 傳感器感知你拿了多重的東西。如果你手里拿的是很重的物體，外骨骼就會檢測到這一點(diǎn)，并按負(fù)載比例增加輔助。如果你沒有拿很多重量，它就會減少輔助，避免妨礙你的動作。
我們的外骨骼很容易穿戴，并使用智能算法來調(diào)節(jié)輔助。因?yàn)闀r間有限，我不會展開所有細(xì)節(jié)。對于肩部應(yīng)用，我們也可以使用這種傳感帶，做任務(wù)識別和自適應(yīng)控制。下面我再花幾分鐘講行走輔助，也就是髖部外骨骼。如我剛才提到的，在不同地形和不同速度下行走，是非常有挑戰(zhàn)的。
我們意識到，對于這類應(yīng)用，你只需要為擺動腿提供輔助力；對另一條腿，則可以提供一定支撐或者保持在后方。因此真正需要檢測的是：哪條腿正在擺動。
這就是我們把傳感帶集成到單電機(jī)髖部外骨骼中的方式。我們做了一些分類與控制，可以實(shí)現(xiàn)一定程度的地形適應(yīng)。這里可以看到信號從平地行走開始，再到其他地形；系統(tǒng)不需要手動切換模式，就能檢測任務(wù)并自適應(yīng)地提供輔助力。
我的夢想是，即使以后退休，我仍然可以和年輕學(xué)生一起競爭、一起走到任何我想去的地方。最后，我要感謝資助機(jī)構(gòu)多年來的慷慨支持，也感謝我的團(tuán)隊(duì)在過去至少 10 年里和我一起完成這些有趣的工作。謝謝大家。
Q&A 問答環(huán)節(jié)
聽眾提問：謝謝您的演講。EMG 通常被用于評估可穿戴機(jī)器人，但我使用時發(fā)現(xiàn)它噪聲很大，也很難復(fù)現(xiàn)。有沒有其他方法來評估可穿戴機(jī)器人？
余浩泳：在另一條線上，我們會用 EMG 作為測量，用來證明肌肉激活或肌肉剛度變化的效果。但在實(shí)時控制中，我們使用的是 FMT 傳感器。它沒有那么精確，但好處是可以放在衣服上，不需要直接貼在皮膚上。
聽眾提問：那您的指標(biāo)是否仍然依賴 EMG？
余浩泳：是的。在實(shí)驗(yàn)室評估中，我們使用商用醫(yī)用級 EMG 傳感器，可以得到很好的測量結(jié)果。這也是評估這類設(shè)備時比較常用的方法。
聽眾提問：我想問任務(wù)意圖檢測的問題，這對可穿戴設(shè)備非常重要。您的方法是使用傳感器檢測任務(wù)。如果尋找其他替代方式，比如利用可穿戴設(shè)備內(nèi)部的執(zhí)行器或其他信息，您怎么看？
余浩泳：執(zhí)行器或者內(nèi)部傳感器不一定能夠檢測負(fù)載。檢測用戶到底背了多重、拿了多重，有很多方式。有人會把傳感器放在抓握位置，我們也嘗試過 EMG，也嘗試過視覺。所以方法很多。但到目前為止，在我們實(shí)驗(yàn)室里，F(xiàn)MT 是我們發(fā)現(xiàn)的非常魯棒、也很容易使用的方法。
聽眾提問：進(jìn)一步的問題是：如果系統(tǒng)已經(jīng)適應(yīng)并知道了任務(wù)，下一步系統(tǒng)如何響應(yīng)任務(wù)？是改變控制器，還是采取其他方式？
余浩泳：大多數(shù)時候，你只需要提供不同等級的輔助。但對于行走來說，平地行走、上樓、下樓需要不同的控制器。因此在內(nèi)部，一旦你對任務(wù)有足夠好的感知和置信度，系統(tǒng)當(dāng)然可以在沒有外部干預(yù)、也不需要按按鈕的情況下進(jìn)行切換。
