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轨道交通/机器人2026-07-09

年外骨骼机器人研发现状及未来发展趋势洞察报告基于专利申请与布局视角外骨骼机器人传感器及材

年外骨骼机器人研发现状及未来发展趋势洞察报告基于专利申请与布局视角外骨骼机器人传感器及材。轨道交通/机器人领域深度专题报告，由蝶动洞察整理，涵盖市场分析、竞争格局、技术趋势与投资机会。

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2026年外骨骼机器人研发现状及未来发展趋势洞察报告 基于专利申请与布局视角 外骨骼机器人传感器及材料体系洞察

lovebaogao 1C9U一查就有
2026年04月13日 09:33

一、外骨骼机器人专利申请整体态势

1.1 专利申请主体分布：科研机构领跑，企业加速布局

从专利申请人来看，外骨骼机器人专利申请主体呈现 “ 科研机构 + 高校为主力，企业快速跟进，产学研协同深化 ” 的特征，具体分布如下：

  1. 2025-2030年消费级外骨骼机器人分析报告 120页.pptx

  2. 外骨骼行业深度分析报告 208页.pptx

  3. 36页PPT 外骨骼机器人传感器行业研发现状及未来发展趋势洞察.pptx

  4. 43页PPT 外骨骼机器人算法研发现状及未来发展趋势洞察.pptx

  5. 49页PPT 外骨骼机器人技术发展现状及未来趋势洞察（技术突破与企业布局视角）.pptx

  6. 56页PPT 外骨骼机器人研发现状及未来发展趋势洞察+——+基于专利申请与布局视角.pptx

  7. 71页PPT 外骨骼机器人行业材料体系研发现状及未来发展趋势洞察.pptx


  1. 科研院所（核心技术源头）

中国科学院深圳先进技术研究院、中国科学院沈阳自动化研究所、公安部第一研究所、中国船舶集团有限公司等国家级科研机构，是外骨骼机器人核心基础专利的主要申请者，聚焦 柔性驱动、仿生结构、人机协同、康复控制 等底层技术，专利质量高、创新性强，代表行业技术前沿。

典型专利： CN116637005B （中科院深圳先进院，脑瘫儿童多关节柔性下肢外骨骼）、 CN109693223B （中科院沈阳自动化所，穿戴式上肢仿生柔性外骨骼）、 CN110393651B （公安部一所，仿人膝关节助力外骨骼）。

  1. 高校（技术研发中坚）

同济大学、上海理工大学、南京理工大学、安徽中医药大学、杭州智元研究院等高校，聚焦 控制算法、结构优化、动力学建模、自适应控制 等应用技术研发，专利数量多、覆盖技术分支广，是技术迭代的核心力量。

典型专利： CN118721157A （同济大学，单驱动柔性下肢助力外骨骼）、 CN119501911A （上海理工大学，轻量化下肢外骨骼控制系统）、 CN112060060B （南京理工大学，主被动混合驱动下肢助力外骨骼）。

  1. 企业（产业化落地主力）

湖北未来临研医疗科技、探路者、振江股份、良质关节等企业，聚焦 场景化应用、量产化设计、成本控制、用户体验 ，专利偏向 结构简化、穿戴便捷、模块化、标准化 ，更贴近市场需求。

典型专利： CN117838485A （湖北未来临研，单侧下肢康复外骨骼）、工业 / 户外外骨骼相关专利（振江股份）、消费级下肢外骨骼专利（探路者）。

  1. 混合主体（产学研协同）

安徽中医药大学 + 安徽掌讯自动化科技（ CN114366555B ，可穿戴式上肢康复外骨骼）、高校 + 企业联合申请专利，成为近年专利申请的新趋势，兼顾技术创新与产业化落地。

1.2 专利技术类型分布：柔性外骨骼成主流，康复医疗为核心场景

基于附件专利的技术方案、权利要求、应用场景统计，外骨骼机器人专利技术类型呈现 “ 柔性化、轻量化、康复导向、多关节协同 ” 四大特征，具体分布如下：

  1. 按结构刚性划分
    • 柔性外骨骼专利 ：占比超 60% ，为绝对主流，核心采用 鲍登线 / 绳索驱动、柔性材料、无刚性连杆 ，聚焦穿戴舒适性、轻量化、安全性，适配儿童、老人、康复患者等敏感人群。

典型专利： CN116637005B 、 CN118721157A 、 CN113827449B 、 CN109693223B 。

    • 刚性外骨骼专利 ：占比约 25% ，聚焦 大负载、高支撑、工业 / 军用 ，采用刚性连杆、关节电机驱动，核心解决承重、助力、防护问题。

典型专利： CN119501911A 、 CN112060060B 、 CN110393651B 。

    • 主被动混合驱动专利 ：占比约 15% ，融合被动储能（弹簧 / 卷簧）与主动驱动（电机），兼顾轻量化与助力效果，降低控制复杂度与能耗。

典型专利： CN112060060B 、 CN119501911A 。

  1. 按应用场景划分
    • 医疗康复外骨骼专利 ：占比超 70% ，为核心布局方向，细分 脑瘫儿童康复、偏瘫 / 中风康复、脊髓损伤康复、上肢康复、老年助行 ，聚焦步态矫正、关节助力、自适应控制、个性化适配。

典型专利： CN116637005B 、 CN117838485A 、 CN114366555B 、 CN112060060B 。

    • 工业助力外骨骼专利 ：占比约 15% ，聚焦 搬运、装配、焊接 ，降低工人劳动强度，核心解决轻量化、穿戴便捷、长续航问题。

典型专利： CN119501911A 、无源外骨骼相关专利（中国船舶集团）。

    • 军用 / 警用外骨骼专利 ：占比约 10% ，聚焦 负重行军、巡逻、排爆 ，核心解决大负载、高可靠性、环境适应性问题。

典型专利： CN110393651B 、主被动混合驱动下肢外骨骼（南京理工大学）。

    • 消费级外骨骼专利 ：占比约 5% ，聚焦 日常助行、登山、家庭辅助 ，核心解决低成本、轻量化、易操作问题。

典型专利：探路者消费级下肢外骨骼专利。

  1. 按驱动方式划分
    • 单驱动多关节联动专利 ：占比约 30% ，采用 单电机驱动髋膝踝多关节 ，降低重量、控制复杂度与成本，为柔性外骨骼核心技术路线。

典型专利： CN116637005B 、 CN118721157A 、 CN113827449B 。

    • 多电机独立驱动专利 ：占比约 40% ，刚性外骨骼主流方案，实现各关节独立控制，助力精度高，适配大负载场景。

典型专利： CN119501911A 、 CN114366555B 。

    • 无源驱动（弹簧 / 卷簧 / 气弹簧）专利 ：占比约 20% ，无电机、无电源，轻量化、低成本，适配轻度助力、长期穿戴场景。

典型专利： CN112060060B 、无源外骨骼专利（中国船舶集团）。

    • 混合驱动专利 ：占比约 10% ，主动 + 被动结合，平衡助力效果与能耗。

典型专利： CN112060060B 、 CN119501911A 。

  1. 按控制技术划分
    • 步态自适应控制专利 ：占比约 35% ，基于 足底压力、关节角度、肌电信号 识别步态相位，实时调整助力力矩，适配不同步态特征。

典型专利： CN116637005B 、 CN117838485A 、 CN119328725B 。

    • 人机协同柔顺控制专利 ：占比约 25% ，降低人机交互力，提升穿戴舒适性，避免运动干涉。

典型专利： CN113827449B 、 CN119328725B 、 CN110393651B 。

    • 单侧肢体协同控制专利 ：占比约 15% ，针对偏瘫患者，基于健侧肢体运动预测患侧轨迹，实现对称步态。

典型专利： CN117838485A 。

    • 智能传感反馈控制专利 ：占比约 25% ，融合 足底力传感器、角度传感器、拉力传感器、扭矩传感器 ，实现闭环控制。

典型专利： CN118721157A 、 CN112060060B 、 CN113827449B 。

1.3 专利申请时间趋势：近 5 年爆发式增长，技术快速迭代

从附件专利的申请日、授权日来看，外骨骼机器人专利申请呈现 “2020 年前稳步增长， 2020-2025 年爆发式增长， 2025 年进入技术成熟期 ” 趋势：

  1. 萌芽期（ 2017 年之前） ：专利数量少，以刚性外骨骼、基础结构为主，技术单一，应用场景局限。
  2. 成长期（ 2017-2019 年） ：柔性外骨骼、康复医疗方向专利开始涌现，高校与科研院所逐步布局。
  3. 爆发期（ 2020-2025 年） ：专利数量年均增长超 50% ，覆盖 柔性驱动、多关节联动、自适应控制、场景化细分 全技术链条，企业开始大规模布局，产学研协同专利增多。
  4. 成熟期（ 2025 年至今） ：专利聚焦 优化升级、成本控制、量产落地、细分场景定制 ，核心技术壁垒形成，竞争转向专利组合与产业化能力。

1.4 专利保护重点：核心技术聚焦 “ 驱动 - 结构 - 控制 - 传感 ” 四大模块

基于附件专利权利要求统计，外骨骼机器人专利保护重点高度集中于 四大核心技术模块 ，成为研发与布局的核心焦点：

  1. 驱动模块 ：单驱动多关节联动、鲍登线 / 绳索柔性传动、主被动混合驱动、无源储能驱动；
  2. 结构模块 ：轻量化设计、模块化组装、仿人关节结构、可调式适配（身高 / 腿围 / 臂长）、穿戴便捷结构；
  3. 控制模块 ：步态自适应算法、人机柔顺控制、单侧肢体协同控制、闭环力矩控制、防摔倒控制；
  4. 传感模块 ：足底压力传感、关节角度传感、拉力传感、扭矩传感、肌电 / 脑电意图识别。

二、核心技术分支专利布局深度洞察（基于附件专利逐一拆解）

2.1 柔性外骨骼技术：专利布局最密集，成行业主流技术路线

柔性外骨骼是附件专利中 数量最多、创新点最密集、应用最广泛 的技术分支，核心解决 刚性外骨骼笨重、穿戴不适、运动干涉、安全性差 的痛点，专利布局聚焦以下 6 大核心方向：

2.1.1 柔性传动技术：鲍登线 / 绳索驱动成绝对主流

所有柔性外骨骼专利均采用 鲍登线（ Bowden 电缆） / 绳索 作为核心传动方式，专利布局重点解决 传动效率、响应速度、预紧力、自适应调节 问题：

  1. 单电机双关节联动传动 （核心创新点）

专利代表： CN116637005B 、 CN113827449B

技术方案：单台髋膝驱动电机，通过前后侧鲍登线路径，同时为髋关节、膝关节提供助力，实现 站立伸展、摆动伸展双步态阶段联动助力 ，减少电机数量，降低重量与控制复杂度。

专利布局逻辑：解决柔性外骨骼 “ 多电机笨重、联动性差 ” 问题，针对脑瘫儿童、康复患者的核心助力需求，形成 单驱动多关节 技术壁垒。

  1. 单驱动分时辅助传动

专利代表： CN118721157A

技术方案：单电机通过鲍登线，分时为踝关节提供助力、为小腿提供推进力，同侧前后鲍登线反向缠绕电机转轴，实现 踝关节助力 → 小腿推进 的分时切换，不增加驱动数量，降低能耗。

专利布局逻辑：聚焦人体行走 46% 正向功率来自踝关节的生物力学特征，最大化单电机利用率，适配下肢功能障碍者步态矫正。

  1. 驱动线自适应预紧与收线

专利代表： CN113827449B

技术方案：腿部绑缚件设置 自动绕线器（卷簧 + 棘轮棘爪机构） ，电机驱动时锁死提供助力，电机松弛时自动收线，保持驱动线始终预紧， 消除控制延迟、避免绑缚滑动产生误差 。

专利布局逻辑：解决柔性绳索驱动 “ 松弛响应慢、绑缚滑动、控制误差大 ” 的行业痛点，提升系统刚度与响应速度。

  1. 仿生肌肉拉力线传动

专利代表： CN109693223B

技术方案：模拟人体骨骼肌，在肌肉端点设置结点，拉力线模拟肌肉收缩，柔性绑带模拟肌腱，实现 仿生驱动、运动自然、无关节干涉 。

专利布局逻辑：从人体解剖学出发，实现上肢 / 下肢仿生运动，适配日常穿戴与康复训练。

2.1.2 柔性结构设计：轻量化、穿戴适配、模块化

柔性外骨骼结构专利聚焦 **“ 轻、贴、适、调 ”** ，核心解决穿戴舒适性、适配性、便携性问题：

  1. 背包式集成结构 （重量集中于腰背部，接近人体质心）

专利代表： CN116637005B 、 CN118721157A

技术方案：驱动系统、电源、控制系统集成于背包，重量集中于腰背部，降低下肢负担，提升穿戴稳定性。

专利布局逻辑：解决外骨骼 “ 重量分布不合理、下肢负担重 ” 问题，适配儿童、老人、长期穿戴人群。

  1. 可调式适配结构 （适配不同身高、体型、年龄段）

专利代表： CN116637005B 、 CN119501911A 、 CN112060060B

技术方案：大腿 / 小腿 / 上臂 / 前臂长度可调、髋关节宽度可调、绑缚松紧可调，适配脑瘫儿童、成人、不同体型患者。

专利布局逻辑：提升产品通用性，降低定制成本，适配产业化量产。

  1. 模块化柔性服结构

专利代表： CN118721157A 、 CN109693223B

技术方案：背带、腰带、魔术贴、绑带组成可穿戴柔性服，贴合人体，无刚性连杆，穿戴便捷。

专利布局逻辑：简化穿戴流程，提升用户接受度，尤其适配医疗康复场景。

  1. 无刚性连杆仿生结构

专利代表： CN109693223B 、 CN113827449B

技术方案：完全摒弃刚性连杆，仅通过柔性绑带、拉力线、结点实现驱动，运动无干涉，符合人体自然运动模式。

专利布局逻辑：解决刚性外骨骼 “ 运动干涉、关节错位、软组织损伤 ” 问题，提升安全性。

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