揹包是士兵、徒步旅行者、消防員以及其他必須攜帶重物的人員的主要裝備，他們常常需要在輪式車輛無法通行的崎嶇地形上行進。但是，搬運這些重物可能非常費力，會限制穿著者的行動能力，尤其是在長距離情況下。
請放心，像厚皮動物一樣負重的人們。麻省理工學院媒體實驗室的生物機電一體化小組，在國防高階研究計劃局（DARPA）的資助下，開發了一種外骨骼，它不僅有望減輕疲憊的旅行者的負荷，還將推進最終帶來機器人肢體的研究，這些肢體將提高截肢者的力量和行動能力。
研究人員在國際類人機器人雜誌上報告稱，麻省理工學院的外骨骼設計得更輕巧，並且比已經在開發中的類似裝置需要更少的電力。生物機電一體化小組的首席研究員、媒體實驗室副教授休·赫爾說：“當人走路時，身體內部會進行能量交換，從而實現高效的運動模式。”他指出，這使科學家們在製造功能和運動更像人類腿部的假肢方面又邁進了一步。“我們試圖構建一種更輕、功耗更低的外骨骼，利用類似人類的被動動力學。”
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以下是它的工作原理：穿著麻省理工學院外骨骼的人將腳放在靴子中，靴子連線到一系列管子上，這些管子沿著腿部向上延伸到一個揹包。外骨骼由 48 伏電池組供電，使用一臺車載計算機，重 11.7 公斤（約 26 磅），在負重行走時需要 2 瓦的電力。該裝置與腿部平行放置，將有效載荷力從穿著者的背部轉移到地面。外骨骼系統包括髖部和踝部的彈性儲能元件，以及膝部的可變阻尼機制。
最終，赫爾希望交付一種“生物混合”假肢腿部系統，在該系統中，肢體的運動方式非常像人類的腿，並且可以由穿著者的神經系統控制。“我最感興趣的領域是腿部疾病的治療，”赫爾說，他在 25 年前攀登新罕布什爾州的華盛頓山時因凍傷失去了雙腿。
赫爾和他的團隊在 7 月份推出了首款仿生踝關節，該關節模仿人類踝關節的工作方式，並允許膝蓋以下小腿被截肢的人自然行走。這款機器人踝關節由可充電電池供電，利用感測器和類似肌腱的彈簧推動使用者前進，從而減輕了髖部像大多數假肢那樣必須將腿向前拉的負擔。赫爾的目標是在明年夏天之前有限地市場釋出這款機器人踝關節，其開發資金由美國退伍軍人事務部資助。
“我們看到系統正在從康復轉向實際增強，”赫爾說，他自己也試用過機器人踝關節。“在這個世紀，透過人類技術的進步，我們將透過人類與裝置之間更深入、更復雜的互動，在很大程度上消除殘疾。”
外骨骼的研發工作在過去幾年中一直在進行。但一些挑戰阻礙了這項工作的進展，例如開發一種不會干擾穿著者正常行走方式且可以使用小型電池組而不是燃料執行的系統設計。麻省理工學院的研究也不例外。在測試執行期間，研究人員發現，儘管背部的負荷減輕了，但行走需要更多的力氣，導致穿著者比不穿外骨骼時多消耗 10% 的氧氣。
與此同時，伯克利仿生公司和加州大學伯克利分校的研究人員開發了兩種外骨骼系統——用於步行的 ExoHiker 和用於攀爬的 ExoClimber。第三個系統將於 1 月份推出，它結合了步行和攀爬系統的功能。國防部正在評估伯克利仿生公司的技術，以用於可能的軍事用途。
伯克利的 ExoHiker 旨在幫助在長期的軍事任務中攜帶高達 70 公斤（約 150 磅）的負荷。該公司表示，該裝置使用一塊 1 磅重的鋰聚合物電池，可以以每小時 4 公里（2.5 英里）的平均速度行駛約 65 公里（42 英里）。藉助安裝在揹包上的太陽能電池板，任務時間是無限的。ExoHiker 的設計實際上可以將穿著者的氧氣消耗量減少 15%。該公司的 ExoClimber 旨在幫助在攜帶高達 150 磅的負荷時快速攀登樓梯和陡坡。一塊 1 磅重的電池可以在攜帶相同最大有效載荷重量的情況下實現 185 米（600 英尺）的攀登。
伯克利仿生公司的首席科學家、加州大學伯克利分校機器人實驗室的機械工程教授 Homayoon Kazerooni 說：“我們的重點一直是製造一種實用的機器，可以供國防部部隊使用。”Kazerooni 補充說，未來伯克利仿生公司的技術也可能用於幫助重傷後正在學習重新走路的患者。