外骨骼超凡力量 (流浪地球外骨骼模型)

流浪地球外骨骼机器人超能力,中国能发明出流浪地球里的外骨骼

剑童:铸剑师新年好,春节期间吹爆的《流浪地球》里,有没有在现实中已经可以实现的科幻装备呢?

铸剑师:《流浪地球》里,出现了从当前已经装备的加特林机枪、类似安-225的大型运输机一直到谁也不知道未来会不会出现的"北京市第三区交通委"牌载重大卡车、重聚变行星发动机、领航者号空间站等装备——从台词里看,还有洲际导弹这玩意在。电影里的载重大卡车实在是太坚不可摧,重聚变行星发动机和领航者号空间站就更是遥不可及的梦想了——从未来装备和现有装备的结合来看,人类应该是倾尽所有力量全力研发重聚变技术的,不然科技树不会点的那么一枝独秀。然而有一样玩意却是我们有生之年一定可以见到的,那就是外骨骼。

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外骨骼,最早可以追溯到各类铠甲、潜水服、宇航服,都可以称为广义上的外骨骼。随着控制技术和能源技术的发展,模仿人体生理构造、能被人穿戴、协同穿戴者运动的同时辅助穿戴者的智能机械装置,也就是现代意义上的外骨骼机器人已经取得了长足的发展。它穿戴在操作者身体外部,为穿戴者提供支撑保护,并为人体提供额外的动力和感知能力。当前的发展方向主要是提高人们在行走耐久性、负重能力等特定方向的体能。外骨骼技术是人体与机器的完美融合,穿戴者和外骨骼形成了一个"人在回路"的闭环协同系统。外骨骼通过多种传感器感知穿戴者的运动状态并判断运动意图,从而快速反应以实现同步的运动辅助,并能对穿戴者的运动进行放大,提升作用效果。

简单的说,外骨骼就是穿戴在人身上的人操随动机器人。

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外骨骼研究在美国率先展开,近年来最有成果的是XOS2系统和HULC系统。前者是目前领域最先进的外骨骼机器人,是全身外骨骼系统,通过高压液压系统驱动,可将人体力量放大17倍——北斗神拳不是梦。XOS2最高负重90公斤——这90公斤完全作用在外骨骼上,不需要人体去承重,可击穿8公分左右厚的木板。这套系统灵活性令人咂舌——能做俯卧撑、踢足球、爬楼梯,自带电源可使用40分钟,可以使用外部独立液压源驱动。

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国内也有多家单位在研究外骨骼,不过都是以下肢外骨骼为主要方向,最典型的是兵工集团西北机电工程研究所。他们研制的外骨骼机器人自重35公斤,最大负荷60公斤,步速最大4.5公里/小时,可以进行平地行走、上下台阶和下蹲起立等运动,续航时间1小时。

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外骨骼最大的难点在于控制的同步,要使外骨骼能够感知人体的运动意图并且在人体生理上难以察觉的时间内做出随动动作,是一件十分困难的事,而且随着活动关节增加,这种难度成倍增长。当前,最流行的控制技术是力反馈技术、脑波控制等,但是这些控制技术仍然有很多难点,还需要进一步的完善。

初级的外骨骼一般多用于帮助残疾人实现肢体活动,但是这种装备在救援和军事上更能发挥出"只要你想得到,没有我做不到"的功效。美国人曾经在外骨骼的帮助下背负90公斤负重登顶共有1200级台阶的帝国大厦。试验证明,外骨骼在负重的同时还可以帮助等同无负重步行者节省10%左右的耗氧量。

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在未来战争中,外骨骼将必然成为扭转步兵颓势的标配。有了外骨骼的帮助,步兵可以通过负载计算机提升信息处理能力,通过负载盾牌穿戴盔甲提升防护能力,通过负载攻坚火力提升打击能力,甚至通过负载侦查、干扰装备提升电子战能力。而这一切都不需要步兵付出额外的体能,甚至在实现这些能力的同时还能够节约步兵的体能。这些在《流浪地球》中都得到了充分的体现——在零下84度的低温到120多度的高温下,外骨骼都有着可靠的发挥;刚子靠着外骨骼在电梯间当"蜘蛛人"、CN171-11小队靠外骨骼拖着火石在雪原行进,还有架在外骨骼上的加特林机枪、"全世界外骨骼,联合起来"推撞针。未来,穿戴外骨骼盔甲的步兵将由"靠腿打仗"蜕变为"靠脑打仗",成为一个有着充分防护能力的信息节点和火力终端,并拥有比坦克等地面作战装备更好的灵活性和通过性,甚至在未来,"黑客帝国"中的机甲会成为现实,"奈何*军共**有高达"也会一语成谶。

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