18新利最新登入外骨骼如何工作

自古以来，战士们就穿着盔甲，但拥有机械肌肉的身体的想法早在1868年就出现在科幻小说中，当时爱德华·西尔维斯特·埃利斯(Edward Sylvester Ellis)出版了一本廉价小说《草原上的蒸汽人》(the Steam Man of the Prairies)。这本书描述了一个巨大的人形蒸汽机，它的发明者，天才的约翰尼·布雷纳德，拖在一辆车里，以每小时60英里(每小时96.5公里)的速度追赶水牛，恐吓印第安人[来源:Landon]。

到1961年，也就是漫威漫画(Marvel Comics)创造虚构钢铁侠(Iron Man)的两年前，五角大楼已经邀请了现实生活中可穿戴机器人的提案。美联社的一篇文章报道了开发“伺服士兵”的任务，将其描述为“配备动力转向和动力制动器的人体坦克”，能够更快地娱乐和抬起重物，并且能够免疫细菌战，毒气，甚至核爆炸产生的热量和辐射[来源:Cormier］．到20世纪60年代中期，康奈尔大学的工程师尼尔·米森发明了一种重35磅(15.8公斤)的可穿戴外骨骼，被称为“超人服”或“男人放大器”，《大众科学》杂志乐观地预测，最终可以让使用者单手举起1000磅(453.6公斤)。与此同时，通用电气开发了一种18英尺(5.5米)高的设备，即“pedipulator”，它可以携带操作员在内部走动[来源:Cloud]。

这些概念被证明是不切实际的，但研究仍在继续。在20世纪80年代，洛斯阿拉莫斯国家实验室的科学家们设计了一种叫做皮特曼服的东西，一种供美国陆军步兵使用的全身动力外骨骼。但它还停留在画板上。在20世纪90年代，位于阿伯丁试验场的美国陆军研究实验室探索建造一种与钢铁侠相似的服装，但这个项目也从未取得任何进展[来源:Guizzo］．

多年来，潜在的动力外骨骼制造商一直受到技术限制的阻碍。当时的计算机速度太慢，体积太小，无法进行让西装对穿着者的命令或动作做出反应所需的处理。当时没有足够便携的能源供应，驱动外骨骼的机电肌肉驱动器也太弱太笨重，无法像人体一样工作。尽管如此，机械化、装甲超级士兵的想法仍然吸引着陆军将领，科学家和设计师继续努力研究其可能性[来源:Guizzo］．

在下一节中，我们将看看他们在解决这些问题和开发实用动力外骨骼方面所取得的进展。

在21世纪初，对现实版钢铁侠服装的追求终于开始有所进展。

美国国防高级研究计划局(DARPA)是五角大楼培育外来尖端技术的孵化器，为一个名为“增强人体性能的外骨骼”的项目提供了7500万美元的资金，以加快研究进程。美国国防部高级研究计划局对动力装甲套装的愿望清单是相当雄心勃勃的:它想要一种机器，可以让一名士兵连续几天不知疲倦地拖着数百磅的装备，处理通常需要两名操作员操作的大型重型武器，并且能够背着其他受伤的士兵离开战场。他们还希望这台机器能在枪林弹雨中无懈可击，而且能跳得非常非常高。一些研究人员认为这个想法是不可能的，但其他人愿意想得更大一些[来源:局部激素］．

一家名为Sarcos的公司——由机器人制造商史蒂夫·雅各布森(Steve Jacobsen)领导，他之前的项目包括一个80吨重的机械化恐龙——提出了一种创新系统，在该系统中，传感器检测到人类肌肉的收缩，并用它们来操作一系列阀门，从而调节高压液压液流向关节。然后，这些机械关节通过连接在它们上面的电缆来移动圆柱体，以模拟连接人体肌肉的肌腱。结果是一个名为XOS的实验原型，看起来有点像科幻电影里的人虫杂交。到2005年，XOS作为最接近军方愿景的设备出现，该项目进入了开发阶段。Sarcos最终被雷声公司收购，雷声公司继续进行这项工作[来源:局部激素］．

与此同时，其他机构，如伯克利仿生学公司，正在致力于减少假肢所需的能量，这样动力外骨骼就可以在野外工作足够长的时间。2000年代中期的一种设计，载人载重车，据报道能够在不充电的情况下运行20小时[来源:局部激素］．

在20世纪90年代末，一家名为Cyberdyne的日本公司开发了机器人套装HAL，这是一个更加巧妙的概念。HAL没有依靠操作员的肌肉收缩来移动四肢，而是安装了传感器，可以接收操作员大脑发送的电子信息。从理论上讲，基于HAL-5概念的外骨骼将使用户能够做任何他或她想做的事情，而无需移动肌肉，只需思考[来源:赛博达因］．

在下一节中，我们将介绍动力外骨骼的当前技术水平，以及这项技术可能很快会走向何方。

到2010年，美国国防高级研究计划局(DARPA)的外骨骼项目已经产生了一些有前景的技术。据《网络世界》报道，目前的系统重约55磅(25公斤)，可以让操作员毫不费力地搬运200磅(91公斤)的重量，而且大大减轻了疲劳。此外，最新的外骨骼比典型的办公室打印机更安静，并且可以以每小时10英里(每小时16公里)的速度运行，除了举重外，还可以进行深蹲和爬行[来源:Heary］．雷神公司对自己的前景非常有信心，在2010年，它发布了一段视频，由《钢铁侠》系列电影的演员之一克拉克·格雷格(Clark Gregg)作为第二代外骨骼空手道砍木头做旁白，做俯挺撑和举重[来源:温伯格］．

与此同时，同为国防承包商的洛克希德·马丁公司(Lockheed Martin)正在研究一种竞争对手的外骨骼，该外骨骼设计用于举重，能够通过下半身外骨骼的机械腿将重物从重物转移到地面。该公司表示，这种外骨骼还能够在最小的人力消耗下进行深蹲、爬行和上半身抬起[来源:洛克希德·马丁公司]。

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。士兵们可以使用这项技术来获取他们正在穿越的地形信息，以及如何导航到特定地点。18luck手机登录18新利最新登入DARPA还在开发可与外骨骼一起用于监测心脏和呼吸频率的计算机化织物。

如果美国军方能如愿以偿，他们将拥有一群超级士兵，通过将这些外骨骼绑在身上，他们可以跳得更高、跑得更快、举起巨大的重量。即便如此，现实生活中的钢铁侠可能至少还需要几年时间才能走上战场。

与此同时，动力外骨骼也可能在和平时期带来巨大的好处，因为这项技术最终可能使脊髓损伤或致残性神经肌肉疾病患者过上更充实的生活。例如，Berkeley Bionics正在测试eLegs，这是一种由可充电电池供电的外骨骼，旨在使残疾人能够行走，在没有帮助的情况下从坐姿中站起来，并能够长时间站立[来源:Berkeley Bionics]。