外骨骼式单兵智能装备技术研制突飞猛进!!

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美军WEAR完全战斗外骨骼机器人项目


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1978年麻省理工学院研制的外骨骼机器人项目


近年来,利用高科技提高特种单兵的作战能力一直是军事科技发展的一个主要研究方向。不久前,美国科学院国家研究委员会的一份报告指出,最有发展前景的单兵作战技术装备,就是能最大限度地提高士兵自卫能力的外骨骼技术装备。


万能士兵灵感来自科幻电影


在电影《外星人》中有一个场景,里普利中尉借助一种称为“动力装载机”的独特装置与怪物进行殊死搏斗。或许,这一科幻电影给了军事科技人员一个很大啟发,研究人员希望研制出真正能够大大提高单兵作战能力的辅助技术装备。


早在1960年,美国通用电气公司研制了一种名为“哈迪曼-1”的可佩戴单兵装备,但只能替代人的一只手。麻省理工学院也从1978年就开始了外骨骼机器人项目的研究。2000年,美国国防部制定了“增强人体机能的外骨骼”项目的计划,该计划準备研制出一种机器骨骼,可帮助负重的士兵轻松地行走,以提高部队的机动能力和战斗能力。未来士兵装备外骨骼技术后,将成为一名超级士兵,拥有无穷的力量,可携载更多的武器装备,火力威力得到增强,防护水平也得以提高,同时可克服任何障碍,高速前进,还不会產生疲劳感。美国“千年喷气机”公司研制的SoloTrekXFV外骨骼飞行器也属于“外骨骼人体机能增强器”单兵装备系统的一个部分,它能使未来士兵真正做到健步如飞。


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SoloTrekXFV外骨骼飞行器


在美国国防部的资助下,目前从事外骨骼机器人研制项目的单位主要有加利福尼亚大学伯克利分校机器人和人体工程实验室、美国橡树岭国家实验室、盐湖城人体机能研究所和“千年喷气机”公司等。


外骨骼技术装备的研制是个非常复杂的项目,要想制造一种可在需要的时候及时提供帮助且永远不会妨碍单兵行动的自动化装置,替代士兵的手和足,承受95%的货物背负任务,并与人体完全结合,研制难度很大。研制的主要难题是发动机,它必须功率强大,无噪音。目前,在美国“增强人体机能的外骨骼”计划的外骨骼机器人研制方面,单个外骨骼机器人组件的研究已取得快速进展。


伯克利大学机器人和人体工程实验室负责的美军“伯克利下肢末端外骨骼”项目已经成熟。这种装置由背包式外架、金属腿及相应动力设备组成,使用背包中的液压传动系统和箱式微型空速传感仪作为液压泵的能量来源,以全面增强人体机能。这种外骨骼机器人能保障士兵在平面或斜面上行走。


值得一提的是,外骨骼技术在民用方面也得到了很好的发展。日本筑波大学已经研制出世界上第一种商业外骨骼机器人,也可以说是混合辅助腿。这种装置能帮助残疾人以每小时4公里的速度行走,毫不费力地爬楼梯,机器腿的运动完全由使用者通过自动控制器来控制,不需要任何操纵臺或外部控制设备。这种设备由背囊、内装计算机和电池的一组感应控制设备及4个电传装置组成。这种助人行走的外骨骼动力辅助系统,配备多种类型的传感器,如肌电传感器、地面传感器等,所有动力驱动、测量系统、计算机、无线网络和动力供应设备都装在背包中,电池则挂在腰部,因此它是一个可佩戴的混合控制系统。根据生理反应和前馈原理研制的动力辅助控制器则可以将其调整至使人感到舒适的姿态。为研制这种外骨骼机器人,日本科学家综合运用了各种科学技术,如控制论、机械电子学、生物学、医学、信息学、电子学、物理学、数学等。


有关专家指出,民用外骨骼技术的发展也将促进外骨骼技术更好地应用于军事科技领域。


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科幻游戏中的外骨骼单兵智能装备:)


水下单兵装备效仿海豚和乌龟


曾在2004年,美国科研人员已经研制出单兵水下移动装备模型,但只是不能用于作战,仅适用于体育运动。


研究了美国现有陆军装备技术后,美国国防部向科学家们提出了特种单兵水下装备的计划。新的单兵技术装备计划被命名为“双鱼”,这是一种用于水下移动的辅助外骨骼技术装备。这种技术装备的主要设计思想,是效仿海豚和乌龟水下移动原理,将海豚和乌龟的水下移动力学应用到人的生物力学上。鉴于水下移动的效果,研究人员放弃了早期研发的“企鹅”式的技术装备计划,并认为最理想的方案是仿效海豚和乌龟的水下移动技术。这些外骨骼技术装备可能具有意想不到的优势和作战应用前景:


第一,这种外骨骼技术装备与水下牵引设备相比隐蔽性好,噪音小。而水下牵引设备的噪音大,可以通过发动机的运转计算出噪音,容易被敌方发现。


第二,水下自由移动很重要,因此新技术装备对水下作战的士兵来说负重小,同时,士兵的后背与设备形成了一个类似于海豚、乌龟一起组成的特殊“器官”,非常有利于士兵水下快速移动。


第三,新技术装备具有“无手”移动的可能,就像美人鱼一样借助下半身在水中移动。新装备可在重2.4公斤的银锌电池帮助下确保士兵的巡航速度达到每秒1米。


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《钢铁侠》剧照……



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