更新日期: 2024-05-28 来源:wwwkaiyun.com
人和动物的根本区别,是会不会创造和使用工具。从有文明记载开始,人类一直在利用自己创造的外部工具来强化自身,同时也会大开脑洞,幻想出更强大的工具,并且逐步将这些幻想变成现实。近年来持续不断的发展的外骨骼,就是一个典型的例子。人们曾经幻想着用轻便的机械来大幅度提升身体机能,现在也即将变成现实。
数十年以来,外骨骼的概念曾多次在科幻电影中出现过。像是电影《钢铁侠》里的战甲,《明日边缘》和《流浪地球》里的科技外骨骼,可说都是理想的终极装备。但科幻毕竟还不是现实。由于现代科学技术水平的限制,这些强大的外骨骼暂时无法被还原,其中一个重要缘由是没有功率强大的外骨骼能量源。
当然也有无能量源的机械外骨骼,但其各项属性都与有能量源的版本相差甚远。比如近期很火的一位印度达人创造的印度版的钢铁侠战甲外骨骼。只见该战甲全身是炮,上下都能开火,可谓是武装到了牙齿。据发明者称,他希望这身战甲能帮印度士兵抵抗外敌。但从该战甲的演示画面来看,它身上的枪炮好像并不能发射真正的弹药,应该只能发射烟花和炮仗。而且该战甲最大的弊端就没有任何能量源,全靠使用者的一身力气操控。这就会导致人员移动缓慢,成为战场上的活靶子。所以这件印度版的钢铁侠战甲应该不能帮助印度士兵抵抗外敌,自保可能都比较困难。但无论如何,这种动手去创造的精神还是值得肯定的…
相比之下,一些大国在解决外骨骼能量源的问题上已经初窥门径。自2001年开始,美国国防高级研究计划局等多家机构就决心要克服外骨骼发展上的技术问题,并投入的大量的资金和人力。2003年,第一个功能性的承重和能量自主供应的外骨骼——伯克利低位肢体外骨骼问世,使用车载电源为其提供动力。该外骨骼将自动机械支柱与人的双腿相连,以降低负重,从而使步兵能在高负重的情况下行进更长的路程。据开发者称,伯克利低位肢体外骨骼可让使用者在负重75磅(约34公斤)的情况下以每小时2英里(约3.2公里)的速度行进,且感知重量仅为2公斤。但由于车载电源本身过大过重,伯克利低位肢体外骨骼也只能算是个原型机。
多年后,美军在外骨骼能量源的研发上再次获得了突破性进展。2018年5月,美国特种作战司令部表示,将在一年内开始对安装有装甲的动力外骨骼系统进行实兵测试。这种名为战术突击轻型特种兵服装的外骨骼系统集成了美军一系列的先进科技,由一层内衬;一层外骨骼;一层机器人骨骼;和一层装甲组成,可为士兵提供从头到脚的全面防护。有美媒形容这种装置真的像钢铁侠的动力装甲一样,将能够让特种部队士兵具备超越常人的作战能力。
该外骨骼系统此前曾使用锂聚合物电池为能量源,但现在已被放弃。其项目负责人詹姆斯·米勒上校表示,现在该系统的能量源是一种固态氧化物燃料电池,这种电池最早在日本用来为建筑物供电。他还称我们已经把它进行了小型化,它现在只需要一种燃料就能工作。
据悉,固体氧化物燃料电池与其说是电池,不如说是一种特殊发电机。其工作温度高达近千度,而且体积较大相对复杂。如果真如米勒上校所说,美军已经可以固体氧化物燃料电池小型化,变成单兵可用的尺寸,那么对解决外骨骼能量源问题来说,将具有飞跃性的意义。试想一下,如果将一栋大楼的所需能源全部集中在一名士兵身上,将会变成多么强大的能量……但这种说法还有待考证,因为至今没有一点报道表明美军已经应用了这种新型外骨骼能量源。
除美国之外,中国和俄罗斯也在发展自己的外骨骼系统。美国研发单位海军分析中心专家班德特曾表示,中国和俄罗斯在投资外骨骼的科学技术研究方面,与美国并驾齐驱。
中国在近年来也发布了多款外骨骼系统。以中国兵器工业集团西北机电工程研究所研制的第二代穿戴式外骨骼助力机器人为例,其功能和技术指标已基本达到美国洛克希德·马丁公司发布的人体负重支撑系统(HULC)的相关指标,且掌握了全部核心关键技术并拥有全部知识产权。
该型外骨骼系统额定负重50公斤,能以每小时4至4.8公里的速度行进,动力电池可持续工作4小时。穿戴也十分方便快速,单人穿戴时长约2分钟,旁人辅助穿戴仅需40秒,脱卸需30秒并可折叠运输。该外骨骼应用领域十分广泛。据官方介绍,第二代穿戴式外骨骼助力机器人可作为单兵作战平台,与无人系统高度融合后形成较为强大灵活的作战能力,可能深刻改变现有作战模式;也能作为支援保障类装备,增强士兵的负重与机动能力,协助完成高原山地环境军用物资运输、野外弹药补给、战场救援、抗震抢险救灾、狭窄拥挤的空间物资搬运等高负荷高强度任务,可大幅度提高士兵对缺氧环境的耐受力;还能够最终靠专项设计拓展应用于核工业全封闭穿戴式辐射防护服、航天员太空助力等领域。
不仅如此,中国的外骨骼技术也逐步实现民用化。 近期以来,相关企业使用动力外骨骼开展送快递,送外卖的工作就是最好的例证。
相对中美,俄罗斯在外骨骼上的研发可能就略逊一筹了。2017年,俄罗斯对外展示了其自主研发的勇士-21可穿戴式外骨骼。该型外骨骼由背包式外架、金属腿及相应动力设备组成,使用其背包中的液压传动系统和箱式微型空速传感仪作为能量源,可在满负荷的状态下以每小时16公里的速度行进。但当时有分析称,勇士-21外骨骼还不完善,包括能量源在内的许多问题没有正真获得解决。当时的俄罗斯还没有研制出功率强大,且无噪音的动力装置和特种燃料。这也迫使俄罗斯军方另辟蹊径,研发了数款无外部动力,不需要能量源的机械外骨骼。
去年俄罗斯就公开了俄军特种部队开始接收模块化运输外骨骼系统的消息。该模块化运输外骨骼使用航空复合材料制作,可长途运输大型、重型物体,最大负重可达100公斤。背部还设计有固定载重机架,可安装如单兵火箭,反坦克导弹,反恐导弹,机枪等重火力武器装备。即便强悍如此,在俄罗斯没有办法解决外骨骼动力源的问题之前,这或许也只是无奈之举。返回搜狐,查看更加多
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