silk Pan穿着twice外骨骼行走，而设计这款移动设备的工程师们则在一旁观看。图片来源:欧洲

丝姬·潘(Silke Pan)通常在空中荡荡22英尺，但在2007年9月的那一天，她只有13英尺高。潘是瑞士诺克马戏团的一名演员，她刚刚结束了在意大利北部菲比兰迪亚游乐场为期7个月的演出，在那里她的剧团每周表演7天，每天表演6场。现在他们有两周的假期。但是作为一名柔术演员和杂技演员，潘并没有休息。她和她的长期伴侣迪迪埃•德沃夏克(Didier dvorak)——一名杂耍演员、独轮车手和她的丈夫——想在下一次演出开始前对他们的表演进行调整。所以他们回到了秋千上。

潘记得德沃夏克双脚悬吊在秋千上，双手伸向她，而她也从自己的秋千上荡下来，双手伸向他。她知道她注定要握住他的手，因为在15年的职业表演生涯中，她无数次地握住了他的手。

但她不知道接下来发生了什么，因为她不记得了。其他人不得不为她填补空白(但不是她的丈夫;说出来对他来说太痛苦了，她说)。他们说，当她和德沃夏克朝对方荡过去时，她松开了秋千，他们没抓住对方。

 

潘文石一落千丈。她头朝下落在了观察员的脚下，观察员的任务是在出现问题时抓住她。他也没打中。

“一开始他们以为我死了，因为我既不动也没有反应，”她说。

她在意大利一家医院醒来，得知她腰部以下瘫痪，原因是位于下背部的T10和T11胸椎受伤。

对于一个一生都在为娱乐人们而努力突破身体极限的人来说，不能移动对她来说是毁灭性的。“我觉得自己好像重生了，”她回忆道。“我失去了我的身份。认识我的人都知道我是马戏团演员和杂技演员。我就像成人身体里的婴儿。我不知道我的生活该怎么办。我之前想的那些我能做的事情都是不可能的了。”

然而，去年——在她瘫痪近十年后——潘开始做一件她从未想过会再做的事:走路。多亏了瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL) Systèmes Robotiques的工程师和科学家研发的动力下肢外骨骼Twiice，这一技术才得以实现。潘对她的外骨骼已经了如指掌，她不仅穿着它走路，还穿着它参加比赛。

用科技来增强人体并不是什么新鲜事;修复术可以追溯到古埃及。把身体包裹在功能性外壳里的想法也不是革命性的;盔甲本质上是一种外骨骼。但是，外骨骼的概念从保护到移动是最近才出现的。正如来自西班牙自动化工业研究所的机器人专家José Pons和他的同事在1883年描述的那样，一位H. Wangenstein为瘫痪的科学家提出了一种“气动身体框架”，这种框架可以由附着在佩戴者太阳骨上的“神经冲动识别电极”控制。他热情地说:“即使是奔跑和跳跃也不超出它的能力，这一切都是由用户的思想力量控制的。”目前还不清楚王根斯坦是否曾试图建造自己的身体。

几十年后，在20世纪60年代初，美国军方开始研究设计动力“盔甲”，庞斯写道，康奈尔航空实验室(Cornell Aeronautical Laboratory)和通用电气(General Electric)也是如此。这种兴趣一直持续到今天;2000年，美国国防高级研究计划局(DARPA)资助了由伯克利机器人与人类工程实验室(Berkeley Robotics & Human Engineering Laboratory)的一个团队研发的Bleex外骨骼;后来的迭代被称为ExoHiker和HULC。2015年，美国国防部高级研究计划局(DARPA)对哈佛大学维斯研究所(Wyss Institute)研制的一种外骨骼进行了beta测试;这样做的目的是减轻他们沉重的背包的负担，并在长期任务中降低他们的代谢成本。

但是，尽管军方一直走在技术开发的前沿，用于工业、修复术和矫形术的可穿戴机器人正在迎头赶上。在过去十年左右的时间里，开发可穿戴机器人的团队数量急剧增长。如今，许多公司都在制造这些产品。它们有各种各样的用途，从承重(军事和工业)到帮助人们移动(假肢和矫形术)。

lsr是通过矫正器进入我们的视野的。复原和辅助机器人实验室是LSRO的一个部门，由机器人工程师穆罕默德·布里领导，正是他的想法建造外骨骼来恢复潘的行走能力。布里最初的目标是为身高不足5英尺的人——主要是儿童——创造一个。虽然市面上有几种成人尺寸的外骨骼，包括凤凰(Phoenix)、ReWalk、REX P和Ekso，但没有一种适合儿童的，lslo微工程博士生特里斯坦·沃加(Tristan Vouga)说。(一名儿童外骨骼正在进行临床前试验。)

Bouri让Vouga设计外骨骼。Vouga说，微型工程是瑞士最著名的出口手表生产的关键，但它在机器人技术上也非常有用。2015年初，他提出了一种外骨骼的初步设计，这种外骨骼重量轻、易于操作、成本相对较低、模块化和可调节。后者尤其重要，因为每一种脊髓损伤都是不同的，而且孩子们还在成长。理想情况下，每个外骨骼都是为用户定制的。

lsr的工程师和科学家们用了18个月的时间建造了外骨骼，主要使用的是Vouga在实验室用专门为外骨骼开发的新制造技术制造的碳纤维部件(Vouga不会透露细节，因为他们是专利)。它重约30磅，是世界上最轻的外骨骼之一。该实验室可以在几天内制造出个性化的外骨骼。

工程师们两次给这种设备命名。Vouga说:“我们的想法是，他们是两个人走路——实际上是两对腿:人类和机器人，他们必须一起走路。”“这是一个协作。这就像一场舞蹈:你需要协调，去了解对方，这两个演员之间有一种真正的共生关系。”

但有一个障碍:紧迫的最后期限。该团队了解到，2016年10月8日，首届Cybathlon将在瑞士克洛滕举行，这是一场为残疾运动员举办的比赛。目的是展示辅助技术的最新发展，旨在使残疾人的日常生活更容易。

在这项新技术的第一次试验中，带一个孩子去“试运行”或测试会有问题。“出于道德原因，很难把孩子带进来，”Vouga说。这将需要一个复杂的审批程序，不仅涉及孩子，还涉及他们的父母和医生。到那时，离10月只有几个月了。他们需要训练一个人使用外骨骼如果他们想在Cybathlon中填写一个条目。

团队认为他们需要的是一个非常小但成熟的竞争者。这意味着它们还需要一个新的，稍微大一点的外骨骼。于是，该团队在短短两周内就建造了另一个。

现在他们需要竞争对手来驾驶它。他们找到了当地的一个轮椅俱乐部，寻找理想的新成员:身材苗条，上肢力量强。

但这还不是全部。他们的目标不仅是进入Cybathlon，而且是赢得它。“我们想找一个有竞争力的，已经是运动员的人，”沃加说。“这很难找到。”事故发生后不久，意大利医院的医生在潘的背部植入了一个金属脊柱稳定器。当她康复后，他们告诉她，他们对她积极的态度印象深刻，她阳光灿烂的微笑是其他病人的榜样。

“我没有意识到我在微笑，”她回忆道。这完全是习惯。“作为一名马戏团艺术家，我学会了保持微笑。当我在舞台上的时候，我总是必须微笑，这种微笑必须来自我的内心，因为如果我只对着我的脸微笑，我总觉得那看起来不真实。”

事实是，她告诉医生，“我真的很难过。这对我来说太可怕了。’但我没有表现出来。”

离开意大利后，潘石屹在瑞士一家医院度过了近7个月的恢复期。当她离开疗养院时，她试图回到过去的生活。她和德沃夏克开发了一个节目，她在轮椅上表演。这次演出非常成功，这对搭档与Fiabilandia公司签订了合同，将演出带到游乐园。

这就是为什么在2009年，也就是她因跌倒而失去行动能力的两年后，她发现自己又回到了事故现场。“我觉得这很好，因为我不想对发生的事情闭眼，”她说。“我想我需要看到现实。”

她严重错误地估计了这件事对她的影响。这次经历是毁灭性的。“那是一段最艰难的时期，因为每天我都听到两年前听过的音乐。我遇到了一些和我一起工作过的艺术家，每天我都忍不住拿自己和过去做比较，”她说。“这非常困难，因为我觉得自己真的很残废。我看到自己坐在轮椅上。我只能移动我的手臂和说话，在我…，单手站立，悬挂在我的秋千上。和以前相比，我觉得自己什么都不是。”

她决定放弃过去的生活。但她说，在马戏团表演多年后，她和德沃夏克致力于创造“快乐的事件”。她想做一些她能在身体残疾的限制下，自己创造的东西。两人还得赚钱:因为她在工作合同期间受伤，马戏团无法支付医院的费用，这对夫妇负债累累。(最后，一位律师帮我弥补了这笔费用。)

他们把所有的钱都投入到成立了“吃气球团队”(cannballoon Team)，这是一家装饰公司，提供巨大、精致的气球装置——城堡、圣诞场景、冬季运动、深海。一开始进展缓慢:在他们居住的瑞士，很少有人了解这个行业。但在潘和德沃夏克用2万个气球创造了世界上最大的气球迷宫后，他们的生意开始腾飞。

与此同时，潘文石还骑着一辆手动自行车，这是一种靠手臂驱动的机械，能让驾驶员保持几乎与地面平行、刚好在地面上方的平躺姿势。自行车成了她强烈的运动热情和竞争力的另一个发泄途径。她花了越来越多的时间训练，到2012年，她开始作为德国国家para队的一员参加国际比赛。(她出生在德国，但从小就住在瑞士。)

赛车帮助她适应了自己的身体。“事故发生后，我很难接受那个在镜子里看着我的瘫痪的身体。我看到了我的腿，但它不是。这不是我所认识的自己，”她说。“在我开始这项运动后，我的身体感觉真的好多了。我想，虽然这个身体有缺陷，但用它来表演还是可能的。”

潘石屹成为了世界上最优秀的自行车运动员之一。她打破了记录，并赢得了多枚奖牌，包括在国际自行车联盟(UCI)的公路自行车世界杯比赛上。2015年，她是UCI H4类世界排名第一的伞骑选手;此组适用于第11胸椎T11或T11以下脊柱损伤的截瘫患者。这些选手的下肢活动能力有限，但通常具有正常的躯干稳定性。

在下面的视频中，她赢得了2015年世界杯(法语)冠军。

2015年，潘石峰决定放弃参加德国国家队的比赛。住在瑞士，她感觉与队友隔绝，当她没有入选残奥会代表队时，她辞职了。相反，她决定独立参赛。

2016年7月，当她还在世界排名第九时，她了解到一个独特的机会:有机会对一种外骨骼进行beta测试，她被告知，这将是她近十年来第一次站起来。她是从她康复的那家瑞士医院的一位以前的病人那里得知招聘电话的。出于好奇，她给lsr实验室打了电话。lsr的工程师们简直不敢相信他们的好运。潘石屹正是他们要找的那种飞行员:强壮、矮小、健壮、有竞争力。此外，Vouga指出，“她非常有名。”

7月5日，潘文石第一次来到实验室，试用了Twiice。实验室团队将她的臀部和腿部放置在外骨骼中，外骨骼的膝盖和臀部有灵活的关节，每条腿由两个电动马达控制。他们将整个外骨骼绑在她的身体上，在她的下胸部、臀部、膝盖以下和脚边。一个背包里装着电池，能够为外骨骼提供三个小时的动力。他们给了她一副拐杖，帮助支撑她的体重和提供控制，并指导她如何操作外骨骼。它由四个按钮控制，这些按钮位于拐杖手柄上。她可以选择快走或慢走，坐或站，爬台阶，上或下斜坡，或改变模式。

布里说，潘只花了15分钟就掌握了这些功能。然后，她迈出了第一步。

“在坐了九年轮椅后，我第一次看到自己的腿在动，”潘说。“这对我来说太激动了，因为我已经很多年没有看到自己的腿做这样的动作了。”

受伤后，她在医院里度过了漫长的几个月，好心的来访者告诉她，有人在脊柱受伤后痊愈，试图给她希望。起初，她相信了他们。但幻想很快破灭。“一开始，我梦见自己痊愈了，又能走路了，”她说。“然后我知道这是不可能的。”

然而，在7月5日，当她穿着外骨骼站在那里时，这个梦想变成了现实。她说:“那一刻，我觉得所有再次行走的梦想都将成真。”“我知道那不是我自己的腿，但它好像是我自己的腿。”

她戴了几个小时的外骨骼，这很累人，因为她必须用手臂的力量来支撑拐杖。尽管她很累，但她不想停下来。

然而，疲劳使她怀疑自己是否能参加Cybathlon比赛。三个月的时间似乎不够。她告诉lsr团队:“这是不可能的。太难了。我都走不动了，你还让我爬楼梯?”

尽管如此，她还是报名参加了一项严格的训练计划，为这次活动做准备:每周三天，每天四到五个小时，直到10月。

“从那以后，我们取得了良好的进展。整个团队都很惊讶。一个月后，”她说，“我可以自己走路了。”

Bouri说:“我们很幸运能找到Silke。”“她刚开始只是个飞行员。但随着时间的推移，她已经成为这个项目的一部分。西尔克称该集团的所有成员都是‘她的工程师’。”

当潘练习走路、坐、站和爬楼梯时，她的反馈帮助他们完善了twice。例如，她的腹部需要更多的支撑来保持直立和保持平衡，所以他们补充了这一点。这是一个让他们感到兴奋的调整，因为这符合他们最初的目标，即让twice能够针对个人用户进行调整和定制。

她还告诉他们，由于她的脚缺乏知觉，很难知道她的脚步何时落地，除非她一直向下看，这既不方便又不实用。她告诉他们，如果能看到她的脚步声，就能帮助他们更好地行动。因此，他们在外骨骼的脚部安装了压力传感器，与握把的指示器相连。当她迈出一步时，传感器就会记录下压力，并向指示器发送一个信号，指示器就会振动。

10月初，潘文石和他的团队前往苏黎世附近的瑞士克罗腾竞技场参加Cybathlon比赛。包括潘在内的66名飞行员将展示这些技术帮助用户独立处理从爬楼梯到切面包等日常任务的能力。比赛分为六类:动力假肢、动力假肢、电子刺激、动力轮椅、脑机接口和动力外骨骼。在最后一项比赛中，参赛队伍来自苏黎世和佛罗里达州的彭萨科拉。

几乎就在同时，lsr团队遇到了一个重大问题:外骨骼中的三个电子板死了。“这可能是因为主楼层有大量的电磁干扰，”Vouga说。“这些都不是商用设备，所以不需要检查电磁干扰。所以你不知道他们扔了什么。这可能是我们经历了这次以前从未发生过的坠机事件的原因之一，从那以后也再也没有发生过。”

Vouga和两名团队成员立即驱车两个多小时回到洛桑，在那里他们工作到很晚，修理出故障的部件，然后，失眠的他们找到了一辆车，回到了克洛滕。到10月8日早上，他们已经准备好让潘文石系上Twiice。

四名飞行员参加了决赛。坐着、站着、走路、在打开一扇门的同时爬上爬下一个斜坡、操纵障碍物——潘很好地完成了比赛挑战，直到她到达最后一个障碍:楼梯。它的外骨骼无法攀爬。锅很失望。爬楼梯对于外骨骼和它的使用者来说都是一个困难的动作——很少有外骨骼有这个能力——但她已经在实验室里掌握了这个动作。但是twice并没有正常工作，所以她无法展示自己在攀岩方面的熟练程度。

沃加说，他们最后只得了第四名，只差一枚奖牌。“但考虑到我们差一点就不能完成，我们对这些结果真的很高兴。”

他继续说道:“这对我们所有人来说都是一次奇妙的经历。这让我们倍感压力，因为我们刚刚以非常快的速度完成了18个月的疯狂开发，在过去的10或15天里，我们几乎都无法入睡。所以我们都筋疲力尽了。但看到西尔克真正参加比赛，我们的情绪非常激动。”

他们还为自己的完成感到自豪，因为他们面对的是一些激烈的竞争:商业上可获得的外骨骼，这些外骨骼是由团队多年来开发和改进的，包括ReWalk(第一名)和X1 Mina(第二名)，后者得到了美国宇航局的支持。(第三名是SG机电。)相比之下，它当时只有18个月大。Vouga说:“与这些人一起竞争对我们来说是一种荣誉。

LSRO

在比赛结束后的几个月里，团队已经转向了twice的日常功能。Vouga说，大部分都在那里。“它能做的事情——上楼梯、上下坡道、起身和坐下——这些都是(Silke)已经可以独自完成的事情。我认为它们很能代表你需要执行的日常生活活动。所以我们真的很接近人们可以带回家并在日常生活中使用的东西。”

他们正在开发的是一种让用户在没有帮助的情况下进入外骨骼的方法。“这就像，你知道，在一级方程式赛车中，飞行员仍然需要帮助才能进入赛车。这与外骨骼是一样的。”

所以下一步是改进外骨骼，这样就不需要维修队了?“是的，”他笑着说。“没错。”

Pan仍然定期在实验室里，与twice绑在一起，帮助他们实现这些增强。她说:“我们一直在开发外骨骼，以便它在日常生活中变得越来越有用。”“特别是，我们试图提高步行速度，使平衡更容易管理，并提供额外的动作。”我们也希望使用这种装置的人能把它戴在自己身上，并创造出一种变体，使残疾人能够快速地从轮椅上站起来。”

布里说，走路的人不会想太多他们可以随心所欲站立的事实。对不能的人来说就不是这样了。“对于脊髓损伤的人来说，保持垂直的姿势非常重要，”他说。当谈到康复、恢复或辅助技术时，“脊髓损伤患者的第一个动机不一定是行走，而是要保持垂直的姿势。”成为‘垂直’社会的一部分。”

布里指出，使用过雷克斯仿生学公司生产的外骨骼的人，证明了人们渴望从一个人的自然高度来看待生活，并有能力与他人站在一起，只是眼睛对视。“在REX社交是最好的感觉之一;站着聊天几乎是一件很自然的事。”另一位用户说:“在家里我只想用电脑做日常活动……在厨房我想站着做一顿像样的饭菜。”

然而，这个周末将会有另一个机会来展示twice - And - Pan的竞争优势。lslo是20名决赛选手之一，参加了将于2月17日和18日在迪拜举行的阿联酋人工智能和机器人大赛。此次活动将在教育、医疗保健、社会服务等3个领域，向“在公共服务和改善人民生活方面最有效地利用人工智能和机器人的人”颁发100万美元的奖金。这支队伍正在前往阿联酋参加比赛。“我们正在为此做充分的准备，”潘说。

Vouga估计，在进行临床试验之前，twice外骨骼可能在两年内上市。他说，就复杂的技术而言，这将是相对便宜的，但这并不意味着它会很便宜:它的成本仍将在2万至4万美元之间。(类似的外骨骼售价从6万美元到12万美元不等，不过成本更低的版本正在开发中。)他们将提供定制和修改服务:Vouga说，花这么多钱，用户应该期待一些高端的“客户服务”。

LSRO最近与Sonceboz公司合作，Sonceboz公司生产的促动器就像Twiice关节上使用的那种。Sonceboz正在资助lsr的一个为期两年半的项目，以改进外骨骼。布里认为，他们可以为截瘫患者的日常生活创造出神奇而实用的设备。

尽管如此，Bouri也想表明，他们还需要一段时间才能实现这些外骨骼的工业化生产。“如果我们说我们有能力在两周内制造出外骨骼，这可能意味着我们可能会收到很多个性化的要求，”布里说。“我们面对的是正在遭受痛苦的截瘫患者，我们真的不想给他们虚假的希望。”

至于潘石屹，她在去年秋天发誓要放弃“大型国际自行车比赛”。但这个决定并没有坚持下去。2016年12月，她被一个名为“积极运动”(Active Sports)的意大利团队吸引回到这项运动。今年5月，她将与他们一起参加2017年意大利自行车赛(Giro d’italia 2017)，这是一项时长2200英里、持续数周的赛事。

今年6月，她将与其他七名自行车手参加美国超级耐力赛(“世界上最艰难的自行车赛”)。在她的团队从洛杉矶到纽约的3000英里旅程中，她的自行车将是唯一的手推车。她是队里唯一的截瘫患者。