動力(li)外骨骼(ge)，最初出(chu)現在(zai)(zai)(zai)科幻小說中的機(ji)械及電子設(she)備(bei)，是一種能夠(gou)增強人(ren)體能力(li)的可穿戴機(ji)器。它能夠(gou)幫(bang)(bang)助人(ren)們跑得(de)更(geng)快、跳得(de)更(geng)高、能夠(gou)攜帶更(geng)多(duo)更(geng)重的東西，并且幫(bang)(bang)助穿戴它的人(ren)在(zai)(zai)(zai)戰場、建筑工地或(huo)者其(qi)它有危險的地方生存(cun)下來。這項技術已經有二十多(duo)年的歷史，但是出(chu)于技術原因(yin)，這些裝(zhuang)置現在(zai)(zai)(zai)還沒有廣泛應用(yong)，只在(zai)(zai)(zai)實驗(yan)室或(huo)者試驗(yan)場里(li)閃閃發亮。
動力外骨(gu)骼通過傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)來(lai)收集使(shi)用者(zhe)的(de)(de)活動信息，這些信息傳(chuan)遞給信息處(chu)理器(qi)(qi)進行處(chu)理，然后(hou)啟動相應的(de)(de)機(ji)械部件來(lai)輸出(chu)(chu)能量(liang)。在動力外骨(gu)骼中可以使(shi)用的(de)(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)種類(lei)很多，包括(kuo)角辨向器(qi)(qi)、肌電傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)、地面傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)、肌肉壓(ya)力傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)等(deng)等(deng)。同樣，用于輸出(chu)(chu)的(de)(de)機(ji)械系(xi)(xi)統(tong)(tong)也有很多選擇，目前液壓(ya)系(xi)(xi)統(tong)(tong)和氣壓(ya)系(xi)(xi)統(tong)(tong)是比較常(chang)見的(de)(de)。
在(zai)(zai)(zai)(zai)某些(xie)意義上(shang)，動(dong)(dong)力(li)(li)(li)外(wai)骨(gu)(gu)(gu)骼可能比《終(zhong)結者》中的(de)(de)(de)(de)T600那樣的(de)(de)(de)(de)機(ji)器(qi)人(ren)更復雜(za)。動(dong)(dong)力(li)(li)(li)外(wai)骨(gu)(gu)(gu)骼需要在(zai)(zai)(zai)(zai)極短的(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)間內判斷出使用(yong)者的(de)(de)(de)(de)動(dong)(dong)作(zuo)意圖(tu)，并且給(gei)予(yu)恰如(ru)(ru)其分(fen)的(de)(de)(de)(de)幫助。現(xian)在(zai)(zai)(zai)(zai)最成熟的(de)(de)(de)(de)軍(jun)用(yong)動(dong)(dong)力(li)(li)(li)外(wai)骨(gu)(gu)(gu)骼采用(yong)肌(ji)(ji)肉壓(ya)力(li)(li)(li)傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)來收(shou)(shou)集用(yong)戶動(dong)(dong)作(zuo)。當(dang)人(ren)彎曲手肘時(shi)(shi)，上(shang)臂的(de)(de)(de)(de)肌(ji)(ji)肉纖(xian)維組織會緊(jin)靠(kao)在(zai)(zai)(zai)(zai)一(yi)(yi)起，從而牽(qian)動(dong)(dong)肌(ji)(ji)鍵(jian)運動(dong)(dong)，直(zhi)觀(guan)表現(xian)就(jiu)是(shi)肌(ji)(ji)肉隆起。在(zai)(zai)(zai)(zai)動(dong)(dong)力(li)(li)(li)外(wai)骨(gu)(gu)(gu)骼與(yu)皮膚(fu)接觸的(de)(de)(de)(de)肌(ji)(ji)肉壓(ya)力(li)(li)(li)傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)收(shou)(shou)集肌(ji)(ji)肉收(shou)(shou)緊(jin)的(de)(de)(de)(de)強度和(he)方向，從而感(gan)應到(dao)操縱者的(de)(de)(de)(de)動(dong)(dong)作(zuo)意圖(tu)。它(ta)會把收(shou)(shou)集得到(dao)的(de)(de)(de)(de)數(shu)據(ju)資料傳(chuan)(chuan)達給(gei)信(xin)(xin)息處理(li)器(qi)——這是(shi)一(yi)(yi)個(ge)(ge)安裝(zhuang)在(zai)(zai)(zai)(zai)背(bei)部的(de)(de)(de)(de)“背(bei)包”，可以(yi)看(kan)成一(yi)(yi)臺電(dian)腦——信(xin)(xin)息處理(li)器(qi)計算如(ru)(ru)何移動(dong)(dong)外(wai)骨(gu)(gu)(gu)骼讓使用(yong)者用(yong)力(li)(li)(li)最小(xiao)，然后再(zai)把指令傳(chuan)(chuan)遞到(dao)相關(guan)(guan)的(de)(de)(de)(de)關(guan)(guan)節，通過關(guan)(guan)節內部的(de)(de)(de)(de)液壓(ya)機(ji)構(gou)傳(chuan)(chuan)動(dong)(dong)裝(zhuang)置產生精(jing)確的(de)(de)(de)(de)力(li)(li)(li)量(liang)，從而做到(dao)與(yu)人(ren)的(de)(de)(de)(de)動(dong)(dong)作(zuo)同步。當(dang)然，實(shi)際上(shang)還是(shi)有一(yi)(yi)點時(shi)(shi)滯(zhi)的(de)(de)(de)(de)，但(dan)是(shi)時(shi)(shi)滯(zhi)被(bei)控(kong)制(zhi)在(zai)(zai)(zai)(zai)無(wu)法(fa)察覺的(de)(de)(de)(de)程度。在(zai)(zai)(zai)(zai)現(xian)代信(xin)(xin)息技術的(de)(de)(de)(de)幫助下，動(dong)(dong)力(li)(li)(li)外(wai)骨(gu)(gu)(gu)骼以(yi)每(mei)秒數(shu)千(qian)次的(de)(de)(de)(de)速度調整全身每(mei)一(yi)(yi)個(ge)(ge)關(guan)(guan)節，讓使用(yong)者幾乎(hu)察覺不到(dao)它(ta)的(de)(de)(de)(de)存在(zai)(zai)(zai)(zai)。
早在(zai)(zai)(zai)1960年(nian)，通(tong)用(yong)電氣就開始了機(ji)械外骨(gu)骼的(de)(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)(jiu)，但是當時他們(men)開發的(de)(de)(de)(de)設備(bei)只有(you)(you)一只手。麻(ma)省理工(gong)學院（Massachusetts Institute of Technology，MIT）從(cong)1978年(nian)也開始了研(yan)究(jiu)(jiu)，但是目(mu)前看(kan)起來比(bi)較(jiao)有(you)(you)希望的(de)(de)(de)(de)是一家坐落在(zai)(zai)(zai)鹽湖城的(de)(de)(de)(de)公司(si)。這(zhe)家叫(jiao)做Sarcos的(de)(de)(de)(de)公司(si)在(zai)(zai)(zai)1983年(nian)就開始了這(zhe)方面的(de)(de)(de)(de)探索，公司(si)創始人(ren)斯蒂芬(fen)·雅克布森（Stephen Jocabsen）親切地叫(jiao)它(ta)XOS。2000年(nian)XOS從(cong)14個(ge)類似(si)的(de)(de)(de)(de)裝備(bei)中脫(tuo)穎而(er)出，被美(mei)國國防(fang)部(bu)高(gao)(gao)級研(yan)究(jiu)(jiu)計(ji)劃署(shu)——就是這(zhe)個(ge)機(ji)構(gou)發明了互聯網——選中，并(bing)且(qie)把打算它(ta)應用(yong)在(zai)(zai)(zai)軍隊(dui)中。這(zhe)項(xiang)研(yan)究(jiu)(jiu)在(zai)(zai)(zai)高(gao)(gao)級研(yan)究(jiu)(jiu)計(ji)劃署(shu)的(de)(de)(de)(de)資(zi)金支持(chi)下開始迅速(su)發展，后來Sarcos被美(mei)國一家國防(fang)部(bu)承包(bao)商雷神（Raytheon）公司(si)收購，有(you)(you)望能在(zai)(zai)(zai)2008年(nian)推出成品(pin)，并(bing)且(qie)在(zai)(zai)(zai)2009年(nian)進行(xing)戰場實驗。
除了(le)軍方外，動力(li)外骨骼在(zai)民(min)用領域也大(da)有(you)可為。日本筑波(bo)大(da)學的(de)(de)機(ji)械人(ren)專家三(san)階吉(ji)行和他的(de)(de)同事們在(zai)2004年創建了(le)一個叫做(zuo)“Cyberdyne”的(de)(de)公司，開始把他們花了(le)十年時(shi)間研制的(de)(de)動力(li)外骨骼推(tui)向(xiang)市場。這種動力(li)外骨骼叫做(zuo)HAL，是人(ren)體輔(fu)助義肢（Hybrid Assistive Limb）的(de)(de)縮寫，主要用于(yu)醫療領域，幫助殘障者行動和傷患復健，以(yi)及為護士(shi)們助力(li)。現(xian)在(zai)已經有(you)了(le)上(shang)市的(de)(de)產品，當然，和軍用標(biao)準相距甚遠。
現在(zai)，美國國防部研究計劃署（DARPA）投資五(wu)千萬美元(yuan)為地面部隊開(kai)發外(wai)(wai)骨骼套(tao)裝。這種(zhong)可穿戴的(de)機(ji)(ji)器人系(xi)(xi)統(tong)(tong)可以使士(shi)兵能(neng)夠跑得更(geng)快、攜帶更(geng)重(zhong)的(de)武器以及(ji)跳過較大(da)的(de)障(zhang)礙物。外(wai)(wai)骨骼在(zai)非軍事領域的(de)應(ying)用潛力同樣十分(fen)巨(ju)大(da)。2000年，DARPA征(zheng)求人體能(neng)力增強系(xi)(xi)統(tong)(tong)的(de)建議書，很快將會簽約并(bing)開(kai)始(shi)外(wai)(wai)骨骼的(de)開(kai)發。軍方機(ji)(ji)構(gou)稱，對這種(zhong)新技術(shu)的(de)測試(shi)至少要(yao)(yao)在(zai)十年之后才能(neng)進行(xing)，而(er)要(yao)(yao)士(shi)兵能(neng)夠穿上這些身體加強系(xi)(xi)統(tong)(tong)參加戰斗，則可以需要(yao)(yao)更(geng)長的(de)時間(jian)。根據預測，這些外(wai)(wai)骨骼系(xi)(xi)統(tong)(tong)能(neng)夠提高士(shi)兵的(de)力量和(he)速(su)度，而(er)且還能(neng)通(tong)過內(nei)置的(de)計算機(ji)(ji)輔助士(shi)兵在(zai)國外(wai)(wai)領土行(xing)軍。但是(shi)，這種(zhong)系(xi)(xi)統(tong)(tong)仍存在(zai)一些問題，包括(kuo)如(ru)(ru)何(he)為這些機(ji)(ji)器提供能(neng)量，它們將如(ru)(ru)何(he)響應(ying)人體動作等。
DARPA外骨骼計(ji)劃(hua)的(de)(de)(de)目標是讓普通士兵(bing)變成可以(yi)跳過較高物(wu)體和高速奔(ben)跑的(de)(de)(de)超級士兵(bing)。該計(ji)劃(hua)現(xian)在仍(reng)處于初(chu)期(qi)階段，所以(yi)這些可穿(chuan)戴機器的(de)(de)(de)具體細(xi)節仍(reng)然非(fei)常模糊。不過DARPA已經為這些可穿(chuan)戴機器確定了一些可以(yi)期(qi)待的(de)(de)(de)東西。下面(mian)是研究人員期(qi)望(wang)外骨骼在士兵(bing)身上實現(xian)的(de)(de)(de)目標。
1、增(zeng)大(da)(da)力(li)量：士(shi)兵將能(neng)(neng)夠攜帶更多的武器和軍(jun)需品。通(tong)過增(zeng)大(da)(da)力(li)量，士(shi)兵還將能(neng)(neng)夠在行(xing)軍(jun)時移(yi)走(zou)途中的大(da)(da)障(zhang)礙(ai)物(wu)。它還將使士(shi)兵能(neng)(neng)夠穿(chuan)上(shang)較(jiao)重(zhong)(zhong)的身體護甲和其(qi)他防彈(dan)護具(ju)。20世(shi)紀60年代，通(tong)用電氣公(gong)司(GE)與(yu)美(mei)國軍(jun)方合作開發了一個外骨骼，稱(cheng)為(wei)Hardiman。它使得舉起120公(gong)斤(jin)的重(zhong)(zhong)物(wu)就像舉起5公(gong)斤(jin)重(zhong)(zhong)物(wu)那樣(yang)輕松(song)。
2、提高速(su)(su)度：普通人走(zou)路(lu)的(de)時(shi)速(su)(su)為(wei)6至10公里(li)，但是士兵通常還(huan)要在背(bei)包里(li)攜(xie)帶(dai)重達約(yue)70公斤的(de)軍(jun)需品。在背(bei)負(fu)如(ru)此多的(de)重物時(shi)，即使(shi)是條(tiao)件最好的(de)軍(jun)隊也難以很快行進(jin)。現(xian)在還(huan)不確定DARPA的(de)外(wai)骨骼(ge)將能夠走(zou)多快。不過(guo)測(ce)試表明，一種獨(du)立開(kai)發(fa)的(de)身體放大(da)器(qi)彈簧行走(zou)器(qi)的(de)時(shi)速(su)(su)可超過(guo)16公里(li)。
3、跳(tiao)(tiao)得更高(gao)和(he)(he)更遠：現在還不(bu)清(qing)楚(chu)穿上機(ji)械套裝將能夠跳(tiao)(tiao)多遠和(he)(he)跳(tiao)(tiao)多高(gao)，但是軍方希望這種機(ji)器能夠幫助(zhu)士兵跳(tiao)(tiao)過降低(di)行軍速度的一般障礙物。
總(zong)的(de)(de)(de)來(lai)說，士(shi)(shi)兵(bing)在不可預測的(de)(de)(de)地(di)形中(zhong)長距離行軍時，此(ci)裝備(bei)可提高自己(ji)的(de)(de)(de)耐久性。借助增(zeng)大的(de)(de)(de)力量，他們(men)還將能(neng)夠(gou)修復憑人體(ti)自身力量難以(yi)修復的(de)(de)(de)重(zhong)型設備(bei)。專家(jia)認(ren)為，由于增(zeng)加了(le)身體(ti)護甲，傷(shang)亡(wang)人數將變得更少。這些外(wai)骨骼(ge)機器還將配備(bei)傳(chuan)感器和(he)全(quan)球定(ding)位(wei)系(xi)統(tong)(GPS)接(jie)收器。利用(yong)(yong)這一技(ji)術，士(shi)(shi)兵(bing)可以(yi)了(le)解(jie)有關(guan)他們(men)正在穿(chuan)越的(de)(de)(de)地(di)形的(de)(de)(de)信息，從而(er)找出行進到指定(ding)位(wei)置(zhi)的(de)(de)(de)最佳路線(xian)。DARPA還在開發與外(wai)骨骼(ge)配套使(shi)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)計算機化織物，用(yong)(yong)于監視士(shi)(shi)兵(bing)的(de)(de)(de)心率和(he)呼吸率。
如果研制順利，美國軍(jun)隊將普遍配備這些外骨骼，屆時(shi)將出現大量(liang)可(ke)以(yi)跳(tiao)得更高、跑得更快以(yi)及(ji)能舉起(qi)巨大重(zhong)量(liang)的(de)超級士(shi)兵。然而，預期(qi)開(kai)發這些設備需要數年甚至數十(shi)年。在(zai)下一部分中，你將了解負(fu)責開(kai)發這些外骨骼的(de)研究人(ren)員(yuan)所面(mian)臨的(de)一些障礙(ai)。
DARPA不是第(di)一(yi)個嘗試建造(zao)(zao)外骨(gu)(gu)骼機械套裝的(de)組織。如前所述，GE在20世紀60年代便(bian)開發了稱為Hardiman的(de)液壓和(he)電動套裝。該(gai)(gai)套裝的(de)問題是，它太過笨重（接(jie)近700公斤），根本不實用。今天有了更(geng)先進的(de)材料，例如可(ke)用于(yu)建造(zao)(zao)更(geng)現代化(hua)的(de)外骨(gu)(gu)骼的(de)碳化(hua)纖維和(he)其他材料。然而(er)，該(gai)(gai)項目也并非沒(mei)有挑戰(zhan)。
若要使外骨骼機(ji)器發揮(hui)作用，必(bi)須綜合考慮(lv)五種(zhong)因(yin)素：結(jie)構、能量、控制、促動和(he)生(sheng)物(wu)機(ji)械學。每種(zhong)因(yin)素都有自己的一系列挑戰(zhan)。下面是DARPA概括的一些挑戰(zhan)：
1、構(gou)造材(cai)料：外骨骼必須用堅韌、輕(qing)質且有彈性的復合材(cai)料制成。該材(cai)料自身還(huan)必須能夠抵(di)御敵方火(huo)力，以保護穿用者。
2、能(neng)量(liang)(liang)(liang)源：這(zhe)些限制主(zhu)要(yao)來自于能(neng)源——現在所使用的能(neng)源裝置實在是(shi)有點支(zhi)持(chi)不了(le)動力外(wai)骨(gu)(gu)骼(ge)(ge)的能(neng)量(liang)(liang)(liang)消耗。補給能(neng)量(liang)(liang)(liang)之前，外(wai)骨(gu)(gu)骼(ge)(ge)具有的能(neng)量(liang)(liang)(liang)必須足以支(zhi)持(chi)24小時。此外(wai)，產生(sheng)能(neng)量(liang)(liang)(liang)的裝置必須便(bian)于背挎(kua)。對于外(wai)骨(gu)(gu)骼(ge)(ge)研(yan)制者(zhe)而言，創造(zao)出零噪(zao)音(yin)機器可(ke)能(neng)是(shi)最困難的一項任務。
3、控制：機器的控制必須是無縫(feng)的。使用者在穿上(shang)該設備后(hou)必須能夠正常活動。
4、促動(dong)：設計者(zhe)(zhe)必須使機器(qi)能夠順暢移動(dong)，以便穿用者(zhe)(zhe)不會太笨(ben)拙(zhuo)。與發動(dong)機一樣，促動(dong)器(qi)也必須安靜(jing)而高效。
5、生物機械學(xue)：外(wai)骨(gu)骼必須(xu)(xu)能(neng)夠左右和前后(hou)移動(dong)，就像(xiang)人(ren)在(zai)戰場(chang)中那樣(yang)行(xing)進(jin)。如果(guo)它沒有這種能(neng)力，則穿(chuan)用該套(tao)裝的士(shi)兵(bing)就可(ke)能(neng)處(chu)于極(ji)其危險的境地。開發者設計的結構必須(xu)(xu)像(xiang)人(ren)體一樣(yang)帶有可(ke)彎曲(qu)的關節。
軍用(yong)外(wai)骨骼將是人(ren)類研制的(de)最復雜(za)的(de)機器(qi)之一，它還能(neng)促(cu)進機器(qi)人(ren)的(de)開(kai)發(fa)(fa)，令(ling)機器(qi)人(ren)更像人(ren)類。外(wai)骨骼必須(xu)能(neng)夠(gou)感應(ying)人(ren)體活(huo)動(dong)并對其做(zuo)出(chu)反應(ying)。它們還必須(xu)能(neng)夠(gou)將來自能(neng)量源的(de)能(neng)量轉(zhuan)換為可(ke)用(yong)的(de)促(cu)動(dong)能(neng)量，以輔助穿用(yong)者開(kai)展活(huo)動(dong)。擺(bai)在開(kai)發(fa)(fa)者面前的(de)挑(tiao)戰(zhan)是巨大的(de)，為了(le)開(kai)發(fa)(fa)出(chu)這種(zhong)外(wai)骨骼，新的(de)設(she)備和發(fa)(fa)明也將不斷涌現。
精(jing)靈世界
】編輯上傳提(ti)供，詞條(tiao)屬于(yu)開放(fang)詞條(tiao)，當(dang)前頁面所展示的詞條(tiao)介紹(shao)涉及(ji)宣傳內容屬于(yu)注冊用戶個(ge)人編輯行為，與【動力(li)外骨骼】的所屬企業/所有人/主體無關，網(wang)站(zhan)(zhan)不(bu)完全保證內容信(xin)息(xi)的準確性、真實(shi)性，也不(bu)代表本站(zhan)(zhan)立場(chang)，各項數據信(xin)息(xi)存在(zai)更(geng)新不(bu)及(ji)時的情況(kuang)，僅供參考，請以官(guan)方發布為準。如果頁面內容與實(shi)際情況(kuang)不(bu)符(fu)，可點擊(ji)“反饋(kui)”在(zai)線向網(wang)站(zhan)(zhan)提(ti)出(chu)修改，網(wang)站(zhan)(zhan)將核實(shi)后進(jin)行更(geng)正。
