[转贴] 《幽灵行动4：未来战士》互动贴：知识普及01——关于外骨骼系统 [复制链接]

satan023

圣魔王撒旦
◆

大头像勋章白金会员勋章活跃勋章人气勋章·初级

帖子: 76646
精华: 6
积分: 41251
金钱: 56072
荣誉: 139
人气: 3376
评议: 11

电梯直达

楼主

发表于 2012-6-28 19:30:33 |只看该作者 |正序浏览

原帖:http://bbs.a9vg.com/thread-1472118-1-5.html

人类不是地球上最敏捷的动物，而且我们中的大部分人能够拿起和携带的重量都有限。而在战场上这些弱点可能是致命的，而这正是美国国防部研究计划署（DARPA）投资五千万美元为地面部队开发外骨骼套装的原因。这种可穿戴的机器人系统可以使士兵能够跑得更快、携带更重的武器以及跳过较大的障碍物。

从基本上讲，外骨骼是一种能够增强人体能力的可穿戴机器。想像一下，如果一个营的超级士兵可以像举起 5 公斤重的物体那样轻松举起上百公斤重的物体，而且能够以正常速度的两倍跑动，其战斗力将是无可比拟的。可见外骨骼在非军事领域的应用潜力同样十分巨大。2000年，DARPA征求人体能力增强系统的建议书，很快将会签约并开始外骨骼的开发。军方机构称，对这种新技术的测试至少要在十年之后才能进行，而要士兵能够穿上这些身体加强系统参加战斗，则可以需要更长的时间。根据预测，这些外骨骼系统能够提高士兵的力量和速度，而且还能通过内置的计算机辅助士兵在国外领土行军。但是，这种系统仍存在一些问题，包括如何为这些机器提供能量，它们将如何响应人体动作等。在本文中，我们将了解人类如何穿戴这些机器，研究人员必须克服哪些挑战才能将其用于战场和商业领域。

DARPA外骨骼计划的目标是让普通士兵变成可以跳过较高物体和高速奔跑的超级士兵。该计划现在仍处于初期阶段，所以这些可穿戴机器的具体细节仍然非常模糊。不过DARPA已经为这些可穿戴机器确定了一些可以期待的东西。下面是研究人员期望外骨骼在士兵身上实现的目标：
增大力量：士兵将能够携带更多的武器和军需品。通过增大力量，士兵还将能够在行军时移走途中的大障碍物。它还将使士兵能够穿上较重的身体护甲和其他防弹护具。20世纪60年代，通用电气公司(GE)与美**方合作开发了一个外骨骼，称为Hardiman。它使得举起120公斤的重物就像举起5公斤重物那样轻松。

提高速度：普通人走路的时速为6至10公里，但是士兵通常还要在背包里携带重达约70公斤的军需品。在背负如此多的重物时，即使是条件最好的军队也难以很快行进。现在还不确定DARPA的外骨骼将能够走多快。不过测试表明，一种独立开发的身体放大器弹簧行走器的时速可超过16公里。

跳得更高和更远：现在还不清楚穿上机械套装将能够跳多远和跳多高，但是军方希望这种机器能够帮助士兵跳过降低行军速度的一般障碍物。
总的来说，士兵在不可预测的地形中长距离行军时，此装备可提高自己的耐久性。借助增大的力量，他们还将能够修复凭人体自身力量难以修复的重型设备。专家认为，由于增加了身体护甲，伤亡人数将变得更少。

这些外骨骼机器还将配备传感器和全球定位系统(GPS)接收器。利用这一技术，士兵可以了解有关他们正在穿越的地形的信息，从而找出行进到指定位置的最佳路线。DARPA还在开发与外骨骼配套使用的计算机化织物，用于监视士兵的心率和呼吸率。

如果研制顺利，美**队将普遍配备这些外骨骼，届时将出现大量可以跳得更高、跑得更快以及能举起巨大重量的超级士兵。然而，预期开发这些设备需要数年甚至数十年。在下一部分中，你将了解负责开发这些外骨骼的研究人员所面临的一些障碍。

若要使外骨骼机器发挥作用，必须综合考虑五种因素：结构、能量、控制、促动和生物机械学。每种因素都有自己的一系列挑战。下面是DARPA概括的一些挑战：

构造材料：外骨骼必须用坚韧、轻质且有弹性的复合材料制成。该材料自身还必须能够抵御敌方火力，以保护穿用者。

能量源：补给能量之前，外骨骼具有的能量必须足以支持24小时。此外，产生能量的装置必须便于背挎。对于外骨骼研制者而言，创造出零噪音机器可能是最困难的一项任务。这种机器将由某种发动机驱动，那么他们将如何防止发动机发出噪音呢？

控制：机器的控制必须是无缝的。使用者在穿上该设备后必须能够正常活动。

促动：设计者必须使机器能够顺畅移动，以便穿用者不会太笨拙。与发动机一样，促动器也必须安静而高效。

生物机械学：机器能够像人一样移动吗？外骨骼必须能够左右和前后移动，就像人在战场中那样行进。如果它没有这种能力，则穿用该套装的士兵就可能处于极其危险的境地。开发者设计的结构必须像人体一样带有可弯曲的关节。
军用外骨骼将是人类研制的最复杂的机器之一，它还能促进机器人的开发，令机器人更像人类。外骨骼必须能够感应人体活动并对其做出反应。它们还必须能够将来自能量源的能量转换为可用的促动能量，以辅助穿用者开展活动。摆在开发者面前的挑战是巨大的，为了开发出这种外骨骼，新的设备和发明也将不断涌现。