一、軍用外骨骼市場發展趨勢
外骨骼於軍事、工業、醫療領域需求逐年升高，亞太地區外骨骼市場更於近年持續高幅度成長趨勢。根據國際軍用外骨骼市場研究的相關報告指出，其在2023年市場價值規模估值約為20.56億美元，並在未來五年的市場展望中，預期將成長至約33.72億美元，成長13.16億美元，市場價值規模估值成長率高達64%。軍用外骨骼市場價值的年均複合成長率（Compound Annual Growth Rate）約在11.2%至14.5%。足見軍用外骨骼市場具有相當潛力。
資料來源：中經院繪製，Military Exoskeleton Global Market Trajectory & Analytics (2020), Global Industry Analysts, Inc。
圖1 國際軍用外骨骼市場規模預測（2023-2027）
關於未來軍用外骨骼各區域的市場發展潛力，根據國際預測北美區域產值將保持領先地位，其次則為歐洲區域，次之則為亞太區域。其原因與各區域的工業和醫療復健需求增加有關，其市場擴大、經驗累積與數據增加，將有利於為軍用外骨骼發展提供支持，並期待在未來十年的技術更新下，提供達到軍用需求的產品。其係針對美國、加拿大、德國、法國、英國、義大利、西班牙、中國、日本、印度、澳洲、韓國和巴西等國家進行計算與評估。
資料來源：中經院繪製，Military Exoskeleton Global Market Trajectory & Analytics (2020), Global Industry Analysts, Inc。
圖2 主要區域軍用外骨骼市場規模預測(2023-2027)
影響美國軍事外骨骼需求增長的因素在於美國政府高度重視軍事裝備的技術進步，美國依舊保持領先地位原因，在於目前美國對外骨骼的需求逐年增加之外，主要研發與製造商多集中於美國亦是關鍵。由於美國身障族群的人數增加，將預期未來北美洲區域的外骨骼市場依然維持主要地位，在此環境之下，研究開發支出的提高，有利於提高其推向市場化的進程，並使相關產業能夠得到更多機會。
歐洲區域的外骨骼市場則是保持第二大的市場份額，其原因在於工業領域的外骨骼需求逐年升高，其市場的擴大，將有利於歐洲區域發展軍用外骨骼。尤其，德國與加拿大國防相關企業進行合作，將為軍事與警察人員研發外骨骼，並以特種警察人員為目標進行設計。亞太區域的外骨骼市場亦被預期將有高成長幅度，其原因與老齡化人口增加迅速有關，未來十年在醫療復健領域的外骨骼需求將會持續增加，因此，將有利於帶動軍用外骨骼的市場與技術發展。
二、軍用外骨骼應用現況及案例
國際軍用外骨骼使用外骨骼技術開發現況發展可分為兩方面進行分述，一方面協助特定作戰任務減少人員疲勞與損傷，另一方面將AI技術導入作戰決策管理取得戰略資訊優勢。AI技術以自適應控制、提取步態特徵進行運動意圖預測等能力，受用於軍事後勤與特戰部隊之外骨骼裝置。俄羅斯、美國、日本分別透過與產學研單位合作，執行開發計畫與實驗針對陸軍、空軍、海軍作戰任務具有前瞻技術開發，提出解決方案應對特定作戰情境面臨的困難。
（一）俄羅斯
俄羅斯第三代戰鬥裝備Sotnik，研發自俄羅斯國有公司Rostec State Corporation，目前向100多個國家的市場提供產品。截至2020年底，Rostec已交付了30多萬套第二代Ratnik戰鬥裝備。Rostec旗下工程研究院JSC TsNIITochMash，於2020年開始為軍隊研發新的第三代戰鬥裝備。將於2025年取代Ratnik戰鬥裝備的第三代齒輪新裝備為Sotnik。而Rostec發佈新聞表示，未來取代現正開發的第三代Sotnik戰鬥裝備，也就是第四代裝備，將使用俄羅斯國防工業的全新技術，包括機器人裝置和資訊交換綜合系統。最終目標是形成一個部門間綜合目標計畫「2035年軍事裝備開發」確保俄羅斯在競爭激烈的全球市場中擁有技術優勢。
戰鬥裝備由五個整合系統組成：生命支援、控制和通訊、戰鬥、保護和能源供應，而第三代新裝備Sotnik將包括防雷靴、將士兵隱藏在紅外感測器中的防熱服和防雷偽裝服。其他計劃包括引入一個使用微型無人機的戰術系統，無人機的相機流將投射到頭盔的遮陽板或單獨的護目鏡上。 電動護目鏡也可用於顯示戰術命令、區域地圖等。Rostec執行長Sergey Chemezov指出，由於使用創新材料並結合了單個元素的功能，套裝的重量將減少20%，達到約20公斤。Sotnik將使用一種可以透過電壓控制的變色龍材料—這是TsNIITochMash和Roselectronics控股公司聯合設計的。這種電致變色材料可以根據遮蔽表面和環境改變其顏色。ARMY-2018論壇首次展示了這種獨特塗層的頭盔。
（二）美國
美國作為外骨骼前瞻研發大國，諸多單位技術投入軍事外骨骼專案開發，並以通用模式與利基應用增加外骨骼研發市場效益。SRI International與美國國防高階研究專案局（DARPA）於2021年合作開發了一種技術，其突破性創新將增強士兵長距離攜帶重物的能力，配合Warrior Web計畫之技術應用結果被稱為SuperFlex™。靈活的外骨骼套裝使用重量輕的智慧技術，類似於潛水服的服裝，在不改變士兵制服的情況下，增強肌肉工作並減少與攜帶重物有關的傷害。配備獨特輕量化和符合人體曲線的「人工肌肉」致動器，更利用了纜繩傳動技術的進步，取代笨重且效率低下的金屬傳動系統，創造出可以以非常少的體積或重量增加複製自然肌肉的力量和運動的致動器，並利用編織的布料有效地分散負荷。核心技術亦於民生具廣泛應用，特別是老年人和殘障人士。這項技術幫助患有肌肉萎縮症等疾病的人以及老年人進行日常活動，增強普通人核心力量和姿勢，為基本活動提供20%到30%的增強，如坐、站、舉或提物。
而民用版外骨骼套裝Apex2，起源於范登堡大學（Vanderbilt University）的工程師團隊與美軍坎貝爾堡的第101空降師完成的一個合作項目，設計並測試了首款支援美國陸軍士兵參與保障和後勤行動的裝置，用於補給的士兵輔助仿生外骨骼Soldier Assistive Bionic Exosuit for Resupply（SABRE）。SABRE於2022年由HeroWear 進行製造與商業化，供陸軍現場使用並為更多的現場評估和大規模生產做好準備。HeroWear於2023年推出了最新的民用版外骨骼套裝Apex2，供澳大利亞皇家空軍Royal Australian Air Force（RAAF）使用。SABRE是一種輕型、低調、無動力的可穿戴工具，提供應急協助而不會減慢士兵的速度或干擾其他作戰任務。生物力學評估顯示，這套三磅重的套裝在舉重時可以將士兵背部的壓力減少 100 磅以上。大多數士兵穿著 SABRE 後耐力提高了 60% 以上。套裝改善下背部承重的軍事任務，如實彈射擊，托舉榴彈砲進行多個砲位移動四到五次，挖掘壕溝長期駐守防禦等。
民用版外骨骼套裝Apex2作用類似於人造背部肌肉，可使用彈性機制將背部壓力和疲勞減少約20-40%，無需馬達或電池。背痛是全球160個國家/地區導致殘疾的主要原因，該項范登堡大學開創性的跨學科研究影響重大，目前正在為全球30多個國家的數千名工人提供背部緩解。澳大利亞皇家空軍Royal Australian Air Force（RAAF）亦訂購了數百套額外套裝為澳洲國防人員提供了輔助。
資料來源：P. R. Slaughter, K. M. Rodzak , S. J. Fine, C. C. Ice, D. N. Wolf and K. E. Zelik (2023), Evaluation of U.S. Army Soldiers wearing a back exosuit during a field training exercise, Wearable Technologies (2023), 4, e20。
圖3 SABRE原形與部件說明圖
（三）日本
日本最新海中作業用動力輔助服的開發實驗，由學校法人法政大學、共和海事工業所及北日本海事興業三方合作進行。亦於令和5年（西元2023年）11月1日（週三）進行「海中作業用動力輔助服的開發」的第四次實證實驗，在實際海域（青森縣階上町小舟渡漁港）進行。近年來，建築行業的人員短缺是一個嚴重的問題，但從事海洋基礎設施整備的潛水員也不例外，加強擔負擔人員保障和提高生產力具備重要性。潛水員在水下的特殊環境中工作與陸地不同，在工作過程中身體承受著巨大的負荷。因此，透過推進減輕潛水員身體負荷的動力輔助服的研發，旨在為增加潛水員的擔負和潛水作業的生產力的提高做出貢獻。
迄今為止，在岩手縣立種市高等學校的潛水實習用游泳池進行了3次實證實驗，從其效果確認來看，判斷現在已達可在實際海域進行實證實驗的階段。本次實證實驗的主要目的是驗證在實際海域海中作業用動力輔助服的有用性、耐壓容器的耐久性以及可變調節器的效果。 結合這些裝置的驗證，潛水員為了基礎石的均勻鋪設作業，假設了抱著基礎石移動或滾動等作業，以使用動力輔助服和不使用為物件。
在《令和5年度4機強第2230-3號小舟渡地區漁港設施功能強化工程》的施工環境監理人員配置制下，作為考慮工程周邊環境的措施，設定環保混凝土板，於設定的環境連續作業中安裝面板，實驗過程如圖。本次實證實驗首次嘗試由潛水員穿著海底作業用動力輔助服在實際海域從事實際作業。透過潛水員在與陸地不同的水下的特殊環境下進行作業，作業中用身體測量潛水員的上臂二頭肌的肌肉電位，驗證海中作業用動力輔助服的有用性。
資料來源：北日本海事興業(株) (2023)，「第四回海中作業用
」
。
。
圖4 水下作業輔助服著裝狀態
（四）其他
加拿大穿戴式外骨骼裝置開發商Mawashi，最初服務於國防及執法部門，參與美國國防部特種作戰部隊外骨骼開發計畫，其中主要分為兩條產品線，包括為軍隊設計的UPRISE®外骨骼和為工人設計的UPLIFT™外骨骼。UPRISE®戰術外骨骼開發於2017年，該可穿戴式裝備開發特點為無需外部動力源，透過被動式負重外骨骼結構將重量轉移至地面，從而幫助士兵攜帶沉重裝備，在戰場上保持敏捷靈活高效，並在任務期間對生理參數和士兵策略無顯著影響。裝置包含脊柱、腿部、腰部模組，用於減少膝軟骨壓縮、減少肌肉骨骼壓力，在靜態和動態條件下，將負重轉移至地面的能力為25至70%。UPRISE®為武裝部隊士兵減輕因過度負重造成的肌肉骨骼損傷；特戰菁英部隊防彈板著裝情況下保持靈活性和機動性；EOD爆炸物處理專家減輕負重與增加穿著耐久性。
InteSpring為開發外骨骼和醫療矯形器的荷蘭公司，Centaur是InteSpring的最新產品，預計於2025年用於荷蘭的軍事部隊，該負重外骨骼裝置是一種輕量級、可穿戴、人力驅動的液壓系統，減輕肌肉骨骼系統的負擔磨損與不適感，可達到80％的重量減輕，並具備16小時的電池續航力。液壓設計外骨骼提供腿部剛性和吸震功能，利用使用者自身向前的力將負荷從背部卸除。將背包向上推同時前拉，輔助身體自然增加攜帶能力。人力背負重物仍然是許多武裝部隊的日常需求，該裝置用於應對部分無法使用車輛運輸的任務情境。與使用者無接觸的設計使其適合所有人。
資料來源：中經院彙整。檢自：https://mawashi.ca/en/defence-and-security/uprise/；https://www.sri.com/press/story/75-years-of-innovation-sri-superflex-suit-darpa-warrior-web-program/；https://exocentaur.com。
圖5 產品圖由左至右分別由Mawashi、SRI International、InteSpring開發
三、結論
外骨骼裝置研發從產品性能到衍生應用皆考量通用模式，透過適應士兵穿著需求差異與作戰任務環境，甚至應用於非軍事領域增加市場效益。通用適應方面，產業發展趨勢為模組化技術或不限體型以適用於所有士兵；考量裝置長期使用，發展不需外部動力源或強調供電時長以應對偏遠地區作戰。衍生應用方面，雖然工業與醫療領域應用外骨骼所需的裝置強度低於軍用，但是其潛在需求量大於軍用的市場價值。
推動軍用外骨骼市場的因素主要有四，第一，增強士兵表現；第二，減少身體壓力和疲勞；第三，增加態勢感知；第四，技術快速進步。關於當前機器人、材料科學與穿戴式技術的持續進步，為推動軍用外骨骼的創新與發展發揮相當的作用，促使外骨骼的發展逐步朝向輕量化且符合人體工學進行研發。藉由相關技術的更新與突破，將有利於生產出具備性能、耐用和適應性的外骨骼，從而達到軍用的標準，進而應用在當前現代戰爭所可能面臨的複雜情境與環境變化。如戰鬥行動、城市與崎嶇地形的適應、物資搬運等。其技術的改善，將有利於增加軍事人員的生存能力與效率，甚至是針對傷員提供身體能力恢復的可能。
推動軍用外骨骼市場的發展限制主要有四，第一，開發成本高；第二，整合的複雜性；第三，監管障礙；第四，有限的電力和能源。目前電池技術和電源供應效率是發展動力外骨骼的一大障礙，特別是軍用外骨骼的需求中，格外重視長時間執行任務的需要，一旦其技術未能達到軍方戰鬥的需求，面對難以進行電力供應及補給的偏遠環境，將導致軍事人員在行動的工作效率下降和後勤負擔增加等問題，從而成為執行軍事相關任務的阻力。此外，輕型和便攜式電源，以及電源使用效率技術的提升，將會是發展軍用外骨骼最為重要的方向。
軍用外骨骼市場的發展機會主要有四，第一，擴大軍事現代化計畫；第二，特種作戰的新興應用；第三，與研究機構的合作；第四，民用應用的商業化。目前外骨骼技術的發展中，已有許多技術逐步轉移到民間應用，如醫療復健、工業製造和物流等，為軍民兩用的研發提供機會。藉由軍用外骨骼開發的需求下，將部分技術推廣至民間，有利於開拓市場並增加其需求，進而擴大其產業研發與發展，並將其知識、經驗與數據回饋至軍用領域，從而達到外骨骼的優化與提升。此外，外骨骼的商業化發展有利於降低生產成本，製造商將可透過製造流程簡化和規模化經濟提高獲益，有利於為其開發提供財源與商機。