背包是士兵、徒步旅行者、消防员以及其他必须携带重物的人员的主要装备，他们常常需要在轮式车辆无法通行的崎岖地形上行进。但是，搬运这些重物可能非常费力，会限制穿着者的行动能力，尤其是在长距离情况下。
请放心，像厚皮动物一样负重的人们。麻省理工学院媒体实验室的生物机电一体化小组，在国防高级研究计划局（DARPA）的资助下，开发了一种外骨骼，它不仅有望减轻疲惫的旅行者的负荷，还将推进最终带来机器人肢体的研究，这些肢体将提高截肢者的力量和行动能力。
研究人员在国际类人机器人杂志上报告称，麻省理工学院的外骨骼设计得更轻巧，并且比已经在开发中的类似设备需要更少的电力。生物机电一体化小组的首席研究员、媒体实验室副教授休·赫尔说：“当人走路时，身体内部会进行能量交换，从而实现高效的运动模式。”他指出，这使科学家们在制造功能和运动更像人类腿部的假肢方面又迈进了一步。“我们试图构建一种更轻、功耗更低的外骨骼，利用类似人类的被动动力学。”
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以下是它的工作原理：穿着麻省理工学院外骨骼的人将脚放在靴子中，靴子连接到一系列管子上，这些管子沿着腿部向上延伸到一个背包。外骨骼由 48 伏电池组供电，使用一台车载计算机，重 11.7 公斤（约 26 磅），在负重行走时需要 2 瓦的电力。该装置与腿部平行放置，将有效载荷力从穿着者的背部转移到地面。外骨骼系统包括髋部和踝部的弹性储能元件，以及膝部的可变阻尼机制。
最终，赫尔希望交付一种“生物混合”假肢腿部系统，在该系统中，肢体的运动方式非常像人类的腿，并且可以由穿着者的神经系统控制。“我最感兴趣的领域是腿部疾病的治疗，”赫尔说，他在 25 年前攀登新罕布什尔州的华盛顿山时因冻伤失去了双腿。
赫尔和他的团队在 7 月份推出了首款仿生踝关节，该关节模仿人类踝关节的工作方式，并允许膝盖以下小腿被截肢的人自然行走。这款机器人踝关节由可充电电池供电，利用传感器和类似肌腱的弹簧推动用户前进，从而减轻了髋部像大多数假肢那样必须将腿向前拉的负担。赫尔的目标是在明年夏天之前有限地市场发布这款机器人踝关节，其开发资金由美国退伍军人事务部资助。
“我们看到系统正在从康复转向实际增强，”赫尔说，他自己也试用过机器人踝关节。“在这个世纪，通过人类技术的进步，我们将通过人类与设备之间更深入、更复杂的互动，在很大程度上消除残疾。”
外骨骼的研发工作在过去几年中一直在进行。但一些挑战阻碍了这项工作的进展，例如开发一种不会干扰穿着者正常行走方式且可以使用小型电池组而不是燃料运行的系统设计。麻省理工学院的研究也不例外。在测试运行期间，研究人员发现，尽管背部的负荷减轻了，但行走需要更多的力气，导致穿着者比不穿外骨骼时多消耗 10% 的氧气。
与此同时，伯克利仿生公司和加州大学伯克利分校的研究人员开发了两种外骨骼系统——用于步行的 ExoHiker 和用于攀爬的 ExoClimber。第三个系统将于 1 月份推出，它结合了步行和攀爬系统的功能。国防部正在评估伯克利仿生公司的技术，以用于可能的军事用途。
伯克利的 ExoHiker 旨在帮助在长期的军事任务中携带高达 70 公斤（约 150 磅）的负荷。该公司表示，该设备使用一块 1 磅重的锂聚合物电池，可以以每小时 4 公里（2.5 英里）的平均速度行驶约 65 公里（42 英里）。借助安装在背包上的太阳能电池板，任务时间是无限的。ExoHiker 的设计实际上可以将穿着者的氧气消耗量减少 15%。该公司的 ExoClimber 旨在帮助在携带高达 150 磅的负荷时快速攀登楼梯和陡坡。一块 1 磅重的电池可以在携带相同最大有效载荷重量的情况下实现 185 米（600 英尺）的攀登。
伯克利仿生公司的首席科学家、加州大学伯克利分校机器人实验室的机械工程教授 Homayoon Kazerooni 说：“我们的重点一直是制造一种实用的机器，可以供国防部部队使用。”Kazerooni 补充说，未来伯克利仿生公司的技术也可能用于帮助重伤后正在学习重新走路的患者。