今年国庆，峨眉山、泰山、慕田峪长城这些以台阶出名的景区里，多了一群走路姿势有点特别的人。他们腰上挎着一个灰色盒子，两条机械臂贴着大腿外侧，一步一级往上走，脸上还带着笑。
这套东西叫登山外骨骼机器人，整机大约4斤重。峨眉山的工作人员说，它能提供约10公斤的助力，也有厂家把宣传口径写到20公斤。景区的租赁价格是80元3小时，目前全国已经有超过50个景区上线了这项服务。
4斤的设备，撬动10公斤甚至20公斤的力气，这个比例听上去像是白捡的便宜。但到底能不能做到，是省力，还是增加了负担？
国庆假期登山步道上的游客
4斤的设备，凭什么托起10公斤的腿？
人爬上台阶的时候，髋关节的屈肌要把整条腿抬起来，还要把身体重心往上送，这是整个动作里最费劲的一环。设备用绑带固定在腰部，两条机械臂贴着大腿外侧一直延伸到膝盖上方，内置的电机和减速器在你要抬腿的那一瞬间，顺着你发力的方向输出一个辅助力矩。
设备里有陀螺仪和角度传感器，一秒钟要判断几十次你现在处于步态的哪个阶段。判断准了，它在你最需要的那零点几秒里推你一把；判断慢了半拍，它就只是一个挂在你腿上的铁盒子。
这套控制有个专业名词叫步态相位识别。人的一个完整步态周期大约一秒，支撑相和摆动相各占一半。设备必须在摆动相开始的几十毫秒内把力矩加上去，在脚落地前撤掉。如果相位判断错了，腿正在往下踩而设备还在往上推，两股力打架，膝盖反而更累。
所以那10公斤或者20公斤，说的是峰值。它的意思是在抬腿最快的瞬间，设备能输出多大的一股力，并不代表全程一直替你扛着10公斤。你70公斤的体重踩在台阶上，还是70公斤，它只是在那个瞬间搭了一把手。
穿戴外骨骼在步道上行走
这股力从哪里来，电池撑得住吗？
力不会凭空出现。电机输出的每一焦耳，都要从腰上那块电池里掏出来。按峨眉山的山路估算，从山脚走到金顶，垂直爬升大约2500米。假设这10公斤的助力能全程持续输出，相当于把身体的等效重量减掉10公斤，一路上替你省下的机械功大约是245千焦。
这个数字换算成电量其实不大。245千焦大约等于68瓦时，一块大一点的充电宝就能装下。景区设备用的是两块电池，工作人员说能撑5到6小时，从能量上讲完全够用。这跟电动助力自行车是同一个逻辑。电池里存的电不多，但它把电用在最关键的那几秒，人就能骑完整条坡道。外骨骼做的也是这件事，把有限的电花在抬腿最费劲的瞬间。
真正的问题在人这一头。人走路不是一个关节在干活，髋、膝、踝三个关节像接力一样轮着发力，外骨骼大多只帮髋这一棒，膝盖和小腿还得自己扛。省下来的力，要从总账里再打一次折扣。
那背上去的2公斤，到底亏不亏？
还有一笔账容易被忽略，设备本身也有4斤。它挎在腰上，机械臂贴着大腿，抬腿的时候要跟着一起走。摆动腿的转动惯量变大了，快速抬腿反而更沉。爬完2500米的垂直高度，这4斤设备自己也要被抬上去，大约多花49千焦，相当于人体总机械功的3%不到。
把两笔账放在一起看：理论上省下的245千焦，减去设备自重的49千焦，净收益大约是196千焦，接近总功的11%。这是最理想的情况，前提是助力真的全程满负荷输出。换个说法，这2公斤更像一张入场券。你想拿到那份助力，就得先接受它本身的重量。体重50公斤的人，这2公斤相当于自重的4%；体重90公斤的人，占比只有2%出头。同一个设备，体重越大的人穿反而越划算。
现实里，助力只在部分步态里起作用，出力角度也不总是完美，能拿到手的净收益通常只剩几个百分点。景区工作人员说能省30%的体力，这个数字更接近体感上的省力，也就是峰值负荷下来了，大腿没那么早发酸，总消耗并没有真的少三成。
游客穿着外骨骼走下石阶
那为什么爬完确实觉得轻松？
因为累不累，很多时候要看峰值有多高，要看哪块肌肉先撑不住。爬台阶最折磨人的，是大腿前侧的肌肉反复做同一个动作，力量跟不上就开始发抖。外骨骼把每次抬腿的峰值负荷分走一部分，大腿有了喘息的间隙，疲劳感就会往后拖。
有记者在峨眉山试穿之后说，以往爬一百多级台阶就喘，穿上之后每次抬腿都能感觉到明显的推力，速度反而更快。设备有5个挡位，3挡和4挡适合大多数人，1挡2挡适合平地，5挡力度最大。这套助力主要在上山时管用，下山时效果并不明显。雨天和雪天，景区不向游客开放使用。
景区的谨慎有它的道理。外骨骼改变了正常的发力节奏，石阶一旦湿滑，平衡感差的人容易踩空。手里有登山杖的游客，最好把杖交给同伴，多一件东西反而容易分神。它终究是助力装备，跟医疗康复设备有本质区别，关节有旧伤的人不要指望靠它治病。
谁适合穿，谁只是图个新鲜？
从实际体验来看，它更适合体力一般的中老年人、平时不怎么运动又想自己走上去的游客，以及想在一天里多跑几个点的人。年轻力壮的徒步爱好者穿上它，4斤自重加上摸索设备的时间，未必划算，不少人走一段就摘了。有膝关节疾病的人，最好先问过医生，外骨骼能帮你抬腿，改变不了关节本身的磨损。
价格也值得算一算。峨眉山80元3小时，杭州半山森林公园每小时9.9元，恩施大峡谷30元起。买一台消费级产品要两千多元，一年只爬一两次山，租显然更合算。这也解释了为什么火起来的是景区租赁这门生意。
对景区来说，这笔账同样算得过来。一台设备采购价在几千元到上万元之间，按80元3小时租出去，一天流转两三次，一个旺季就能收回成本。峨眉山去年国庆选择步行登山的游客占比接近两成，按每年的游客量折算，这里有几十万人次的徒步需求，设备往步道边一摆，就能把这部分人流留在步道上。
景区里的外骨骼租赁点
最后说三句
第一句，10公斤也好，20公斤也好，这些数字说的是抬腿那一瞬间的峰值助力，并不等于全程替你减重，看懂这一点就不会被宣传带偏。
第二句，它真正解决的是峰值负荷，让大腿和膝盖不那么早罢工，所以体感上的轻松是真的，总能量账上的节省远没有那么大也是真的。
第三句，80元租3小时，对体力一般的人来说，买的是一段能看风景而不是只盯着台阶的路；对体力好的人来说，这4斤可能就是多余的行李。
峨眉山金顶的日出云海
热门跟贴