外骨格（人間用）

医療用外骨格は通常、次のような1つ以上の目的を果たす^{[ 5 ]}：

• 身体障害または神経運動障害のある方の動きや姿勢を補助するため
• 怪我や障害の後、人をリハビリテーションすること

医療用外骨格は、脳卒中、脊髄損傷、脳性麻痺、四肢切断などの特定の種類の身体障害や神経障害を持つ人々をサポートするように設計されています。^{[ 7 ]}これらの外骨格は、バランスをとること、^{[ 8 ]}歩行、^{[ 9 ]}手を伸ばすこと、[10] 掴む^{こと、[ 11 ]協調}運動、^{[ 12 ]}またはその他の機能的な動作を補助するなど、さまざまな特定の目的に特化することができます。^{[ 13 ] [ 14 ]}リハビリテーションの場合、外骨格は限られた回復期間中のみ一時的に使用され、その後はデバイスが不要になる場合があります。^{[ 9 ]}リハビリテーション用外骨格は、たとえば、動作を安定させたり、震えを抑制したりするために、運動障害のある人をサポートするように設計できます。^{[ 15 ]}あるいは、外骨格は、身体トレーニングを強化したり、筋力を回復させたりするために、動きに抵抗するように設計することもできます。^{[ 16 ]}この場合、外骨格は短期的にユーザーに抵抗することで、長期的に筋力や能力の回復を支援します。いずれの場合も、外骨格は治療量を増やす（例えば、反復回数や難易度を上げる）、運動を特定の動きに限定する、治療に必要な臨床医の数や臨床医の労力を減らす、またはオンボードセンシングによるパフォーマンス評価を提供するなどして、リハビリテーションプロセスを強化するために使用できます。補助のために、外骨格は慢性的に、断続的に、または一時的に使用できます。外骨格による補助は、機能的電気刺激（FES）^{[ 17 ]}や硬膜外電気刺激（EES）^{[ 18 ]などの他の技術やモダリティと組み合わせることもできます。}

作業用外骨格は、主に職場での怪我や疲労を軽減する目的で開発・導入されてきました。^{[ 20 ]}しかし、作業用外骨格は、職場の安全性や作業効率の向上に関連するさまざまな目的にも役立つ可能性があります。^{[ 21 ]}最も一般的な目的は次のとおりです。

• 過労や長時間の姿勢による筋骨格系の障害などの怪我のリスクを軽減するため^{[ 22 ] [ 23 ]}
• 労働者のパフォーマンス（生産性、品質、耐久性など）や業務効​​率を向上させるため^{[ 24 ] [ 25 ] [ 26 ] [ 27 ]}
• 従業員の幸福度を向上させることで、従業員の離職率を下げたり、新しい従業員の採用を促進したりする^{[ 28 ] [ 29 ]}

軍用外骨格は、職業用外骨格のサブカテゴリーとみなされることが多い。軍用外骨格という用語は、軍人が職務を遂行する際にサポートするために使用される外骨格を指す。^{[ 30 ] [ 31 ] [ 32 ]}軍の仕事の中には、民間の同等の仕事と似ている、あるいは同一のものがある。例えば、軍の整備士や兵站作業員は、民間の整備士や兵站作業員と同様の身体的要求を受ける可能性がある。しかし、戦車や砲兵の乗組員のように、軍務に特有の仕事もある。防弾チョッキや荷物運搬に伴う身体的要求も、民間の仕事に比べて軍では高く、特有のものであることが多い。こうした理由から、軍特有の仕事、環境、課題に対応するために、軍用外骨格が開発されている。^{[ 33 ] [ 34 ]}

レクリエーション用外骨格は、ウォーキング、ハイキング、スキー、スポーツなどのレクリエーション活動を行う、または楽しむことを支援する目的で使用されます。^{[ 35 ] [ 36 ] [ 37 ]}この文脈では、外骨格は、レクリエーション活動をより長く、より良く、より少ない負担、痛み、または疲労で行うこと、または外骨格の補助とサポートなしでは行えないレクリエーション活動を行うことを支援する可能性があります。レクリエーション用外骨格の一般的な目標は、健康的な老化に関連しており、^{[ 38 ]}つまり、人々が加齢して自然な身体機能の低下を経験しても、身体的に活動的であり続け、好きな活動に参加できるようにすることです。場合によっては、レクリエーション用外骨格は、動きに抵抗をかけるように設計され、動きをより難しくすることで筋力トレーニングを強化する場合があります。レクリエーション用外骨格は、スポーツ用外骨格または消費者用外骨格と呼ばれることもあります。しかし、一部の職業用および医療用外骨格は、非専門家向けの一般消費者向け環境でも使用できるため、これらのカテゴリーの境界は曖昧になり、一部のデバイスは複数の外骨格カテゴリーに該当する可能性があります。レクリエーション用外骨格は（医療用および職業用外骨格に比べて）比較的新しいカテゴリーであり、その目的と範囲は今後さらに進化していく可能性があります。

外骨格は他の目的にも設計されています。研究や教育を主な目的として設計された外骨格もあり、これらはそれぞれ研究用外骨格^{[ 39 ] [ 40 ]}および教育用外骨格^{[ 41 ]}と呼ばれています。宇宙空間での補助や筋力トレーニングを目的とした外骨格は、宇宙用外骨格と呼ばれることがあります^{[ 42 ]} 。これらは特定の医療用または職業用外骨格とある程度似ていますが、完全に重複するわけではありません。場合によっては、特定の外骨格が複数のカテゴリに該当することもあります。外骨格は新興技術であるため、カテゴリは厳密に定義されていません。外骨格の新しいカテゴリやサブカテゴリは、時間の経過とともに徐々に追加され、洗練されています。

外骨格は、さまざまな身体部位や作業を補助するために開発されており、^{[ 43 ] [ 44 ]}しばしばこれらの用途によって分類されます。しかし、多くのハリウッド映画とは異なり、実際の外骨格は、あらゆる作業を実行したり、身体のあらゆる部分をサポートしたりするように設計されているわけではありません。一般的に、外骨格は、特定の目的、例えば、特定の作業中に身体の特定の部分を補助するなど、それぞれ特定の目的を果たすように設計されたウェアラブルツールに似ています。したがって、さまざまなユーザー、使用事例、環境に合わせて、さまざまな種類の作業や身体部位をサポートする、多種多様な外骨格（ツール）が存在します。

外骨格には、首、肩、肘、手首、手、指、背中、腰、膝、足首、足といった身体部位の 1 つ以上を補助するものがあります。^{[ 43 ] [ 44 ]}身体部位を指定する代わりに、上半身、下半身、全身といったより広い用語を使って外骨格を説明することもあります。外骨格は、歩行、走行、跳躍、立位、座位から立位への移行、階段の昇降、屈曲、持ち上げ、ひざまずき、工具の保持、物体の取り扱い、姿勢の維持、頭上での作業、運搬、把持、バランス、投擲、スキーなどの作業や活動を補助するように設計されています。このリストは網羅的なものではなく、新しい用途をサポートするために新しい外骨格が継続的に開発されています。

構造とは、外骨格の全体的な構造がより剛性が高い（つまり、硬い、しっかりしている）か、より柔らかい（つまり、柔軟で、しなやかである）かを指します。^{[ 45 ] [ 46 ] [ 47 ] [ 48 ]}硬いフレームを持つ、または主に剛性構造（金属、プラスチックなど）で構成される外骨格は、一般的に剛性外骨格または従来型外骨格と呼ばれます。主に柔らかい構造（繊維、エラストマーなど）で作られた外骨格は、一般的にソフト外骨格と呼ばれ、エクソスーツ、エクソスーツ、またはソフトシェル外骨格とも呼ばれます。^{[ 49 ]}ソフトエクソスーツは、剛性外骨格が扱いにくく、不快感を引き起こし、動きの自由を妨げるという実際的な課題を克服しようとする方法の 1 つとして登場しました。^{[ 50 ] [ 51 ] [ 52 ]}ハイブリッド（軟質-硬質）という用語は、主に硬質構造で構成された実質的な部分と、主に軟質構造で構成された別々の実質的な部分を含むデバイスに対して時折使用されます。^{[ 53 ]}しかし、実際にはすべての外骨格は硬質コンポーネントと軟質コンポーネントの両方で構成されているため、ハイブリッドという用語は通常あまり使用されません。ただし、簡略化と会話の目的のために、外骨格を硬質または軟質の構造カテゴリに分類するのが一般的です。これらは口語的なカテゴリであり、正式に定義されているものではありません。

機能（または作動タイプ）とは、外骨格がユーザーに及ぼす機械的な力をどのように生成するかを指します。すべての外骨格は人間の動きを補助または増強しますが、電気モーターとガソリンエンジンがそれぞれ車を推進できるのと同様に、動作（作動）の方法は異なります。外骨格は、動力による方法または受動的な方法で作動させることができます。^{[ 54 ]}

電動モーターやその他の動力アクチュエータ（油圧アクチュエータ、空気圧アクチュエータ、エンジンなど）を用いて補助力を発生させる外骨格は、一般的に動力外骨格、またはアクティブ外骨格、電動外骨格とも呼ばれます。バネ、弾性材料、ダンパー、またはその他の非動力機構を用いて補助力を発生させる外骨格は、一般的に受動外骨格、または弾性外骨格、非動力外骨格とも呼ばれます。 

各タイプの外骨格にはそれぞれ長所と短所があります。動力付き外骨格はバネのような動作を超えてより幅広い補助プロファイルを提供できます^{[ 55 ]}。これは麻痺のある人^{[ 56 ]}や、一方向に押すなどの特定の作業^{[ 33 ]}に特に役立ちます。しかし、動力付き外骨格はバッテリー寿命が限られており、制御や意図認識に関連する課題のために、より重く、より高価になり、補助が遅れる傾向があります^{[ 57 ] [ 58 ]} 。受動型外骨格は、より軽量で、より安価で、動きの制限が少なく、充電や燃料補給を必要としません。ただし、弾性エネルギーの蓄積と放出に基づく補助プロファイルのサブセットしか提供できません。

準受動という用語は、クラッチによって制御されるバネまたは弾性要素を備えた受動外骨格を指すために使用されることがあり、これにより外骨格はアシストレベルを調整したり、バネによるアシストをオンまたはオフにしたり、バネの設定点を調整したりできます。^{[ 59 ]}準受動外骨格を受動外骨格のサブカテゴリと考える人もいれば、受動および動力付き外骨格と並んで独自のカテゴリと考える人もいます。これは、機能が実際には連続体として考えるべき理由を示していますが、簡潔さとコミュニケーションの目的で、少数の機能カテゴリがよく使用されます。 

ハイブリッド（動力付き受動型）という用語は、電動関節のサブセットと弾性関節の別のサブセットを含むデバイスにも時折使用されます。^{[ 60 ]}ハイブリッドという用語は、自動車の回生ブレーキと同様に、特定の動作（例えば、正の機械的仕事を行う）に動力駆動を使用し、他の動作（例えば、負の仕事の吸収）に受動機構を使用するデバイスを指す場合もあります。正確な駆動戦略に関係なく、生体力学的には、すべてのタイプの外骨格は、ユーザーの筋骨格系への機械的負荷と物理的要求を軽減する方法で、ユーザーの体に機械的な力またはトルクを生成することによって同様の方法で機能します。

持ち運びやすさ、または携帯性とは、外骨格が環境に固定されていて限られた空間内でのみ使用できるか、外骨格が完全に持ち運び可能で移動可能であるかを指します。どこにでも装着して持ち運べる外骨格は、携帯型外骨格、または非拘束型もしくは自律型とも呼ばれます。^{[ 61 ]}環境に取り付けられたり固定されたりする外骨格は、テザー付き、固定型、または固定外骨格と呼ばれます。^{[ 61 ]}例えば、テザー付き外骨格では、アクチュエータや電源が地面に座るなど、外部に配置されている場合があります。あるいは、テザー接続によって安定性が提供される場合もあります。テザー付き外骨格は、例えば、診療所や病院で使用することを目的とした医療用外骨格の設計でよく見られ、電動ペダルやトレッドミルと組み合わせて使用​​されることがあります。^{[ 62 ] [ 63 ]}輸送性は連続体であり、例えば、テザー付き外骨格は、移動カート上にコンポーネントが配置されているため、部分的には輸送可能であるが、完全には輸送可能ではない。

外骨格は、さまざまな技術的側面によって分類することもできます。たとえば、提供する支援のレベルによって分類される外骨格があります。一部の外骨格はわずかな支援のみを提供するように設計されているのに対し、他の外骨格は特定の動作やタスクに対して中程度、大きな、または完全な支援を提供します。麻痺のある人の四肢を動かす自己平衡型外骨格^{[ 64 ]}は、完全な支援を提供する可能性のあるデバイスの例です。別の例として、制御入力の種類によって分類される外骨格があります。たとえば、手動入力（スイッチ、ジョイスティック、タブレットなど）、音声入力、筋肉活動制御、力覚センシング、またはモーションセンシングに基づくものです。^{[ 65 ]}さらに別の例として、制御戦略の種類によって分類される外骨格があります。動力付き外骨格コントローラは、トルク制御、位置制御、インピーダンス制御、またはその他のさまざまな工学的制御アプローチに基づいている場合があります。^{[ 66 ]}

外骨格は、他の特性によって分類されることもあります。たとえば、外骨格はコストによって分類できます。^{[ 67 ]}外骨格に関するよくある誤解は、非常に高価であるというものですが、実際には、さまざまなデバイスのサイズ、複雑さ、および目的の大きなばらつきにより、外骨格の価格は桁違いに大きく異なります。 ^{[ 67 ]}外骨格の価格は通常、数百ドル（USD）から数十万ドルまでです。もう1つの例として、外骨格は入手可能性または製造場所の観点から、地理的に分類できます。^{[ 44 ]}外骨格の入手可能性は、自動車と同様に、地域によって異なります。同じモデルまたはブランドが世界中で提供されていない場合があります。規制の承認、流通ネットワーク、および市場の需要はすべて、さまざまな地域で入手可能な外骨格に影響を与えます。外骨格を分類する方法は他にも数多くあり、例えば重量、モジュール性、外骨格で覆われる使用者の身体の部位などが挙げられる。

外骨格を分類する際のよくある間違いは、あるタイプまたは特性のサブセットが本質的に他のものより優れているか劣っていると想定することです。しかし、これらの特性のそれぞれには利点、制限、トレードオフがあります。^{[ 21 ] [ 19 ]}デバイスの特性だけを知っていても、外骨格が他のものより補助的、快適、または効果的かどうかを知るには不十分です。特定の外骨格の有効性と適合性は、設計の多くの側面だけでなく、ユーザーと使用事例にも依存します。^{[ 29 ] [ 68 ] [ 69 ]}異なるタイプの特性がより望ましい、または望ましくない使用事例とシナリオがあります。誤解を避けるために、構造（硬質から軟質まで）、機能（動力付きから受動的まで）、輸送レベ​​ル（携帯可能からテザー付きまで）、およびその他の特性の全スペクトルにわたって効果的に動きを強化または補助できる外骨格が存在します。

外骨格は、動作や姿勢を補助する能力によって定義されますが、外骨格が使用され、採用されるための鍵の 1 つは、デバイスが十分に快適であることです。学術研究と業界の現場調査からの収束する証拠は、身体的快適性^{[ 70 ] [ 71 ] [ 52 ]} 、温熱的快適性^{[ 72 ] [ 73 ] 、および心理的快適性[ 74 ] [ 75 ] [ 76 ] の}重要性を強調しています。ユーザーに過大な力を加えたり、擦れを引き起こしたり、圧迫点を作ったりする外骨格は、ユーザーにとって不快になる可能性があります。身体的不快感の 1 つは、外骨格のサイズが適切でない、または特定のユーザーに合うように設計されていない、または十分な範囲のユーザーの体型やサイズに合うように設計されていないことです。熱を過剰に閉じ込めたり、適切な空気の流れを妨げたり、汗の蒸発を阻害したりする外骨格も、温熱的不快感を引き起こす可能性があります。外骨格を装着する人が1人（またはごく少数）しかいない場合、場合によっては社会的不安や心理社会的不快感を引き起こす可能性があります。外骨格から発生する騒音も、環境によっては心理社会的不快感の一因となることがあります。こうした快適性や装着感に関する問題は、いずれもユーザーによる外骨格の拒否や放棄につながる可能性があります。そのため、外骨格の快適性と装着感は、外骨格の設計段階だけでなく、社会や日常生活への導入においても最優先事項となっています。特に、職業用外骨格や医療用外骨格においては、適切なトレーニング、装着、快適性チェックを含む導入プログラムが、ユーザーの受容と外骨格の長期的な普及を成功させる上で重要な要素となっています。

外骨格は、身長、体重、体型が異なる男性と女性に対応できるよう、幅広い体格に合うように設計する必要があります。これは、個人用保護具の歴史を考えると特に重要です。保護具は、男性に合うように設計されていないことがよくあります。^{[ 77 ] [ 78 ]}身体への適合性は、静的適合性と動的適合性にさらに細分化されることがあります。^{[ 79 ]}静的適合性とは、人間の人体計測特性と外骨格との整合性を指します。^{[ 79 ]}動的適合性とは、人間と外骨格が互いにどれだけうまく動き、相互作用するかを指し、人間とデバイス間の相対的な整合性と協調性に焦点を当てています。^{[ 79 ]}外骨格は、静止立位姿勢では快適にフィットするかもしれませんが、その設計や制御のために動きを制限したり妨げたりする場合は、動的適合性が低いと言われます。認知適合性も重要であり、これは外骨格を装着している間もユーザーが重要な認知能力（例えば、人間の情報処理、実行機能、運動選択）を維持できる能力を指します。^{[ 79 ]}また、心理社会的適合性など、他の種類の適合性に関する考慮事項もあります。これは、日常生活や職場環境で外骨格を装着しているところを見られることに抵抗がないかどうかを指します。

テザーのない動力付き外骨格の場合、電源とアクチュエータのサイズ、重量、およびタイプは 重要な考慮事項です。たとえば、大型のバッテリーパックはより多くの電力を供給できますが、重くてかさばるため持ち運びが困難です。小型のバッテリーパックは軽量ですが、頻繁な交換または再充電が必要です。^{[ 80 ]}また、バッテリーは熱暴走により爆発する危険性もあるため、^{[ 81 ]} 外骨格の設計では他の電源も検討する必要があります。内燃機関は高いエネルギー出力を提供しますが、排気ガス、廃熱、スムーズな出力調整ができないなどの問題があり、^{[ 82 ]}揮発性燃料を定期的に補充する必要があることも問題です。水素セルは一部の外骨格プロトタイプで使用されていますが、^{[ 83 ]}いくつかの安全上の問題も抱えています。^{[ 84 ]}アクチュエータも軽量でありながら強力であるという課題に直面しています。動力アクチュエータ（サーボモーター、油圧式、空気圧式など）の選択は、外骨格の設計サイズと重量、機械的伝達の効率、電源、および外骨格によって発生する騒音にも影響を与える。

外骨格を人間のユーザーと協調して動かすように制御することは、見かけによらず難しい作業であり、外骨格分野における大きな課題とみなされています。^{[ 85 ]}外骨格の制御には、センサー、アルゴリズム、アクチュエータが連携して、外骨格装着者の意図を解釈し、その動きを補助したり、動きを妨げないように回避したりする必要があります。さまざまな制御アプローチが検討されてきました。たとえば、外骨格制御アルゴリズムは、状態ベースの制御システムに基づいて、または人工知能、機械学習、ディープラーニングに基づく他のインテリジェント制御アルゴリズムを使用して開発されています。^{[ 86 ]}多くの場合、外骨格の目標は、ユーザーの歩行、姿勢、動き、環境、地形に適応することです。これらのアルゴリズムはセンサーデータを分析し、リアルタイムで外骨格の補助を調整することを目指します。しかし、装着者と一体となって動き、有用で安全で、動きを妨げず、多くの間違いを犯さず、装着者を煩わせたり危険にさらしたりしないほど迅速かつ滑らかに反応する外骨格を設計することは依然として困難である。^{[ 66 ] [ 19 ] [ 87 ] [ 88 ] [ 89 ]}制御システムのコンポーネントを選択して統合し、制御アルゴリズムを開発する際には、さまざまな外骨格の設計とユーザーエクスペリエンスの要素を考慮する必要がある。

外骨格の設計において材料の選択は課題です。なぜなら、これらのウェアラブルデバイスは一般的に、軽量でコスト効率が良く、さまざまな環境で人間が安全に着用できるだけでなく、強度と耐久性も備えている必要があるからです。研究者たちは、柔軟性、耐久性、強度のバランスが取れた先進的な材料の開発に注力してきました。形状記憶合金、柔軟なポリマー、軽量複合材料などのスマート材料が、ソフトな外骨格コンポーネントの作成に研究されています。適切な材料の選択と統合は、外骨格が着用者の身体に適合し、必要なサポートと補助を提供しながら快適なフィット感を実現するために不可欠です。^{[ 90 ]}

外骨格の設計においては、美観、コスト、安​​全性、実用性、使いやすさ、重量、容積、可動域、耐久性、製造性、清掃性、メンテナンス性、トレーニング、拡張性、ユーザーの先入観、そして財務面など、他にも様々な要素を考慮する必要があります。最終的に、外骨格の設計者は、数十もの異なる要素とトレードオフのバランスを取り、特定のユーザー層にとって効果的で、受け入れられやすく、かつ導入可能なウェアラブル技術を開発するという課題に直面することになります。

現代の定義における外骨格に合致するウェアラブルデバイスは、1800年代半ばから後半、そして1900年代初頭にかけて開発されました。しかし当時、「外骨格」という用語は一般的ではなく、外骨格というカテゴリーも明確に定義されていませんでした。そのため、外骨格に似た前身となるデバイスの多くは、ブレース、サポーター、歩数計、あるいはアパラティといった名称で呼ばれていました。これらには、姿勢、移動（歩行、走行、跳躍など）、肉体労働（屈伸、持ち上げ、着席、シャベル作業、工具操作など）、そして様々な身体部位（脚、背中、腕など）を補助するデバイスが含まれていました。これらの初期の外骨格に似たデバイスは、硬質外骨格と軟質外骨格、受動型（弾性）外骨格と動力型（能動）外骨格など、幅広い構造と機能を有していました。しかし、限られた歴史的記録から判断すると、これらのデバイスのほとんどは試作品またはコンセプト段階であり、ほとんどが商品化されず、広く普及したものはなかったようです。

1800年代半ばから1930年代にかけて、長時間の屈曲姿勢やその他の一般的な農業作業を支援するために、さまざまな外骨格のような装置が開発されました。これらには、硬質の外骨格のような装置^{[ 95 ] [ 96 ] [ 97 ]}と軟質の外骨格スーツのような装置^{[ 98 ] [ 99 ]}の両方が含まれます。これらの装置の中には、完全に体に装着する装置で、使用者の筋肉と並行して補助力とトルクを提供することで機能するものもあれば、座った姿勢^{[ 100 ]}やかがんだ姿勢^{[ 101 ]などで地面に力を伝達することで補助するものもありました。また、ライフル[ 102 ]} 、釣り竿^{[ 103 ] 、傘[ 104 ] [ 105 ]}などの物品を保持するための、さまざまな工具操作用の外骨格のような装置もありました。

同時期には、歩行、走行、その他の運動活動を容易にするために設計された外骨格のような装置も存在した。これらには、硬質装置と軟質装置の両方、および受動的（弾性）装置と動力付き（能動的）装置の両方が含まれていた。初期の受動的硬質外骨格のような装置の一例として、1890 年頃にロシアのエンジニア、ニコラス・ヤギンによって開発された装置がある。^{[ 106 ]}この装置は、使用者の腰と足の間に接続された弓形バネで構成されており、弾性エネルギーの蓄積と放出を利用して、歩行、走行、またはジャンプを補助することを目的としていた。^{[ 106 ]}ヤギンは、他にも関連する発明をいくつか開発した。^{[ 107 ] [ 108 ] [ 109 ]}初期の動力付き軟質外骨格のような装置の一例として、1917 年頃に米国の発明家レスリー・ケリーによって走行を補助するために開発された装置がある。^{[ 110 ]}この装置は、バックパックに装着する蒸気機関（動力アクチュエータ）で構成されており、機械動力を制御して、使用者の筋肉と並行して走るワイヤー（人工靭帯）に伝達することで、使用者を補助した。移動を容易にするため^{[ 111 ]}、または身体障害者を支援するために、さまざまな外骨格のような装置が開発された。^{[ 112 ] [ 113 ]}

外骨格のようなデバイスは、20世紀半ばを通して開発され続けました。これは、人間の能力拡張やリハビリテーションを目的としたウェアラブル補助技術の可能性と課題を探る時期でした。また、この時期には、ウェアラブルカメラスタビライザーという形で、最初の外骨格の成功例の一つが登場しました。しかし、これはニッチなソリューションであり、当時、より広範な外骨格市場は存在しなかったため、この技術は独自のカテゴリーとして発展・成熟していきました。今日でも、カメラスタビライザーは定義上は外骨格に該当するものの、一般的には外骨格とはみなされず、独自のカテゴリーとして扱われています。

1951年、米国陸軍弾道研究所（BRL）は兵士を支援するための動力外骨格の研究を開始し、1963年までにBRLの研究者S.ザロードニーは、動力外骨格の設計と空気圧駆動の試作機の評価を提案した報告書^{[ 114 ]}を発表した。このプロジェクトはそれ以上進められなかったものの、報告書は人間のパフォーマンスを向上させるための外骨格装置を作成する際の工学的課題を体系的に分析した^{[ 115 ] 。}

1960年代には、ハーディマンと呼ばれる別の外骨格が、その高度な機能で有名になったが、商業化はされなかった。これはゼネラル・エレクトリックと米軍が共同開発した。この外骨格は油圧と電気で駆動し、装着者の筋力を25倍に増幅したため、110キログラム（240 ポンド）を持ち上げるのが4.5キログラム（10ポンド）を持ち上げるように感じられた 。力覚フィードバックと呼ばれる機能により、装着者は操作している力と物体を感じることができた。しかし、ハーディマンには680キログラム（1,500 ポンド）という重量など、大きな制約があった。^{[ 116 ]}ハーディマンは、重なり合う外骨格のセットで構成されるマスタースレーブシステムとして設計された。スレーブデバイス（外側の外骨格）はマスターデバイス（内側の外骨格）の動きに従い、マスターデバイスは人間のオペレーターの動きに従う。^{[ 117 ]}奴隷スーツの反応時間は遅く、制御の問題により、両足を同時に動かすと「機械による激しく制御不能な動き」が発生した。ハーディマンの歩行速度が毎秒 0.76 メートル (2.5 フィート/秒) と遅いことも、実用性をさらに制限した。^{[ 118 ]}

この時期には、さまざまな外骨格も開発されていましたが^{[ 119 ]}、それらは設計や特性が大きく異なっていました。しかし、それらもほとんどが研究やデモンストレーション目的でした。また、臨床患者向けの外骨格の開発と使用についても検討されていました。例えば、1970年代には、ユーゴスラビアのミオミル・ヴコブラトヴィッチ教授率いるチームが、麻痺患者のリハビリテーションを支援するために、空気圧駆動で電子制御される下肢用装置を開発しました。

1970年代には、ウェアラブルカメラスタビライザーが開発され、普及しました。これは、ツール保持型外骨格の一種と考えることができます。ウェアラブルカメラスタビライザーは、カメラの重量の一部または全部をユーザーの胴体または腰に分散させることで、生体力学的に機能します。この荷重経路により、ユーザーの肩や腕にかかる筋骨格系の負荷が軽減されます。ウェアラブルカメラスタビライザーは、社会全体および特定の産業において広く採用された最初の外骨格型デバイスの一つと言えるでしょう。

1980年代から1990年代にかけて、外骨格の開発は継続され、様々な装置が開発され、未来的なコンセプトが考案されました。しかし、この時代の外骨格のほとんどはまだ市販製品ではなく、進化途上のテストベッドや探査プロトタイプでした。この時期は、剛性外骨格と動力外骨格が主要な研究対象となり、高度なロボット機能と制御機能の探求も行われました。この時期の注目すべき代表的な外骨格をいくつか以下にまとめます。

1980年代、ロスアラモス国立研究所のエンジニアは、軍の歩兵用の動力付き外骨格スーツであるピットマンと呼ばれる未来的な外骨格を提案した。この設計にはヘルメットに脳スキャンセンサーが含まれていたが、複雑すぎて実用的ではないとみなされ、製造されることはなかった。1980年代のもう1つの外骨格はライフスーツ^{[ 120 ]}で、これは麻痺のある人が運動能力を取り戻し、歩くことを学ぶための治療運動を行うのを支援するロボットリハビリ装置だった。数十のライフスーツのプロトタイプが数十年にわたって製造され、この時期の外骨格技術の反復的で進化的な性質を際立たせた。ライフスーツは当初はテザーで繋がれていたが、後に携帯可能な外骨格に発展し、発明者（麻痺のある人）はこれを使って公の道路レースで歩いた。しかし、発明者は実験的な歩行試験中にプロトタイプの1つで怪我（裂傷）をしたことも語っている。^{[ 120 ]}この事件は安全性の重要性を浮き彫りにし、その後数十年にわたって外骨格の設計と検証試験の主要な焦点となった。

この時代には他にも多くの外骨格が構想され開発され、^{[ 123 ]}当時の技術進歩を活用して外骨格の工学的および技術的側面を前進させた。しかし、外骨格の実用化と普及は世紀の変わり目にはまだ数十年先であった。ユーザーエクスペリエンス、ユーザビリティ、快適性、実用化に関連する多くの課題はまだ優先事項ではなく、まだ対処されていなかった。これらは21世紀における改善と進歩のための重要な焦点領域となった。

2000年から2020年代初頭にかけて、外骨格分野の焦点は変化し拡大し、外骨格の設計、実装、普及において大きな進歩が見られました。しかし、一般の人々の間では、現代の外骨格について依然として多くの誤解や偏見が残っています。これは、映画やSF作品における外骨格の描写が一因となっています。

21世紀初頭には、人間の能力を劇的に変化させるロボット式の全身型人体拡張外骨格への注目度が低下し、特定の用途やニーズに対応する装着型ツールとして機能する、より小型でシンプルな外骨格を設計する傾向が強まった。

2000年から2020年の間に、人間の筋力とパフォーマンスを大幅に向上させようと、注目度の高い全身（または下半身全体）の電動外骨格がいくつか開発されました。これらには、TALOS、SARCOS、^{[ 124 ]} BLEEX、HULCなどのデバイスが含まれます。これらのデバイスには、印象的な技術的能力があるにもかかわらず、かさばり、コスト、複雑さ、使いやすさ、意図認識、制御、および動作干渉に関連する多くの大きな制限がありました。^{[ 125 ]}結局、これらの外骨格はどれも商業化されませんでした。しかし、麻痺やその他の運動機能障害のある人向けの電動医療用外骨格がいくつか開発され、商業化されました（例：Rewalk、Vanderbilt外骨格）。RaWalkは、2014年にFDAの承認を受けた最初のデバイスです。^{[ 126 ]} ReWalkは、麻痺患者向けのロボット外骨格として世界で初めてFDAの承認を受けた製品の一つを開発したイスラエルの企業によって開発された。

現代の外骨格（つまり、2020 年頃以降のデバイス）のほとんどは、以前のものよりも小型でシンプルかつ実用的であり、外骨格に対するほとんどの人の先入観とは大きく異なります。この時代の外骨格の設計の焦点は、パワー、強度、拡張、または未来的な機能の最大化ではなく、特定の問題を解決し、快適で実用的に使用し、ユーザーの採用を増やすことに置かれていました。^{[ 21 ] [ 127 ] [ 128 ] [ 129 ]}これは、外骨格がより広く採用されるためには、快適性、使いやすさ、コスト、シンプルさ、実用性などの側面が、技術仕様、支援レベル、または未来的な機能などの側面と同じくらい、またはそれ以上に重要になるという、この分野における一般的な認識と収束する証拠を反映しています。

多くの点で、現代の外骨格分野はハリウッドの物語やファンタジー的な外骨格の描写から逸脱し、異なる方向に進んでいます。^{[ 19 ]}現代の外骨格の大部分は、スーパースーツやハリウッドの外骨格（アイアンマン、エッジ・オブ・トゥモローなど）というよりは、ウェアラブルツールに近いものです。

これらのウェアラブルツールは一定の利点をもたらしますが、その効果は限られた特定の用途に限られます。例えば、脳卒中後にふくらはぎの筋力が弱くなった人は、足首用外骨格を使用することで恩恵を受ける可能性があります。製造ラインで頭上での作業を行う人は、肩用外骨格を使用することで恩恵を受ける可能性があります。倉庫や配送センターで資材運搬作業を行う人は、背部用外骨格を使用することで恩恵を受ける可能性があります。

ほとんどの外骨格は、一日中毎日装着することを想定したものではなく、（他のほとんどの道具と同様に）特定の目的のために、特定の作業や活動の際に使用されることを想定しています。したがって、現代の外骨格のほとんどは、身体全体を拡張したり、あらゆる動きや活動を強化したりするのではなく、身体の特定の部位や特定の作業をサポートするように設計されています。

21世紀初頭には、外骨格に関するいくつかの重要なトレンドがありました。動力付き外骨格は、医療、産業、レクリエーションの目的で使用できるほど軽量かつ手頃な価格になりました。医療用外骨格は、規制当局の承認（例：FDAの承認^{[ 126 ]}）を得るのに十分な安全性と、特定の用途に対する医療費償還を受けるのに十分な利点を実証しました。^{[ 130 ] [ 131 ]}パッシブ外骨格は、動力付き外骨格よりも軽量で、手頃な価格で、複雑ではないため、人気が高まりました。^{[ 54 ]}ソフト外骨格は、硬質外骨格よりも軽量で、かさばらず、制限が少ないため、人気が高まりました。^{[ 132 ] [ 133 ]}デバイスの装着、トレーニング、関係者の教育、社会的受容、メンテナンス、クリーニング、財務、変更管理などの側面を考慮して、外骨格を社会に最も効果的に導入する方法に重点が置かれました。^{[ 1 ] [ 29 ]}実際の外骨格の使用は、特に医療および職業環境において、2000 年頃の使用がごくわずかであったのが、2020 年代半ばには世界中で数十万台の外骨格が使用されていると推定されるまでに大幅に増加し、^{[ 67 ]} 2030 年代までには外骨格の使用が数百万台に増加すると予想されている。^{[ 67 ]}

21世紀初頭、外骨格の研究は著しく増加し^{[ 44 ]}、安全性、利点、有効性に関する科学的および臨床的基盤が確立されました。世界中の大学や医療センターが基礎研究開発において中心的な役割を果たし、その後、産業、臨床、日常生活における外骨格のより大規模で長期的な研究へと傾向が続きました。^{[ 134 ]}現在では、外骨格がリハビリテーション、パフォーマンス向上、および傷害リスク軽減に及ぼす影響に関する科学的および長期的な証拠とともに、相当量の学術研究および産業研究が行われています。^{[ 135 ] [ 136 ]}

21世紀初頭には、レクリエーション用、研究用、教育用などの新しい外骨格カテゴリーも出現しました。^{[ 137 ]}これらのデバイスの中には、長い間構想されてきたものもありますが、商業市場に出回り始めたのはごく最近のことです。^{[ 137 ]}例えば、レクリエーション用外骨格のコンセプトは少なくとも1800年代に遡りますが、21世紀初頭まで商業的に利用可能になりませんでした。2010年代後半には、スキーをより長く楽しんだり、膝への負担を軽減したりするために、スキー用外骨格製品が登場しました。^{[ 138 ]} 2020年代初頭には、歩行、ランニング、ハイキングを補助する外骨格製品も登場し始めました。レクリエーション用外骨格の中には、消費者に直接販売されるものもあれば、スキーロッジやハイキングパークなどの企業に販売され、訪問者にレンタルオプションとして提供されるものもあります。 2025年初頭の時点では、歩行を補助するこれらのレクリエーション用外骨格の多くは、まだ製品化前の段階にあるか、あるいはごく最近商業市場に投入されたばかりの製品であった。

2025年現在、市場には100種類以上の外骨格製品があり、サイズ、複雑さ、コスト、その他の特性において大きく異なっています。^{[ 43 ]}しかし、新製品が市場に参入したり、市場から撤退したり、新しいモデルに置き換えられたりするため、入手可能な外骨格製品の正確な数を追跡することは困難です。これらのさまざまな外骨格は、スタートアップ企業から老舗企業まで、世界中の数十の異なる企業によって開発および製造されています。また、外骨格の流通、再販、または実装を専門とする企業のネットワークも拡大しています。

現代の外骨格のほとんどは、医療、レクリエーション、または職業用途向けです。現代の医療用外骨格は、さまざまな補助およびリハビリテーション用途に使用され、さまざまな国で規制承認と保険償還コードを取得しています。現代のレクリエーション用外骨格は、スキー、ウォーキング、ハイキング、ランニング用に開発されています。現代の職業用外骨格は、身体的に負荷のかかる作業中に、人の脚、背中、腕、手、または首をサポートしたり、工具の操作をしたりするために存在します。特定の仕事では、職業用外骨格が職場の筋骨格系障害を軽減し、労働者のパフォーマンスと生産性を向上させることができるという、長期的かつ収束的な証拠があります。^{[ 25 ] [ 26 ] [ 27 ]}しかし、2025年現在、外骨格は職場ではまだ新興技術と見なされています。^{[ 139 ]}職業用外骨格は、ウェアラブルな職場ツールとして、または従来の人間工学プログラムや介入を補完する人間工学制御として実装されます。他の新興技術と同様に、外骨格も21世紀初頭には成功と失敗の両方を経験してきた。しかし、全体として外骨格市場は力強い成長を遂げており、外骨格は社会の中で徐々に目につきやすくなり、一般的になってきている。^{[ 54 ] [ 67 ]}