“外骨骼機械”給步兵帶來福音

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导读: [img]http://pic.itiexue.net/pics/2010_3_1_56048_10756048.jpg[/img] 美國SARCOS公司研製的軍用“外骨骼機械” [em002]俄羅斯有句諺語:“聰明人去當炮兵,笨蛋去當步兵。”這足以說明俄羅斯人對步兵一行又苦又累又危險的畏懼,但這種觀點可能在不久的將來有所改變。近日,俄國防部第3中央研究所所長弗拉基米爾·博伊科宣佈,他們將在2015年前開發出名為“士兵-21”的可穿戴式外骨骼機械作戰服,它能讓普通步兵在攜帶重物的情況下高速飛奔,

“外骨骼機械”給步兵帶來福音

美國SARCOS公司研製的軍用“外骨骼機械”


俄羅斯有句諺語:“聰明人去當炮兵,笨蛋去當步兵。”這足以說明俄羅斯人對步兵一行又苦又累又危險的畏懼,但這種觀點可能在不久的將來有所改變。近日,俄國防部第3中央研究所所長弗拉基米爾·博伊科宣佈,他們將在2015年前開發出名為“士兵-21”的可穿戴式外骨骼機械作戰服,它能讓普通步兵在攜帶重物的情況下高速飛奔,並在動力耗盡時快速脫下,這將有效提高傳統步兵的戰鬥力,並給俄陸軍帶來革命性轉變。


俄版“鋼鐵俠”將能跑能跳


“士兵-21”的功能與美國電影《鋼鐵俠》主角斯塔克身穿的機械戰甲類似,是俄軍工業自研的第二代機械外骨骼裝置,配有攻擊、防護、控制、生命和能源保障等系統,將有效提高士兵作戰能力和防護水準。“士兵-21”的金屬材料採用奈米技術,與第一代外骨骼相比,重量減少14公斤。據估計,俄在“士兵-21”的研製上將投入約3500萬美元。


據俄羅斯《獨立報》披露,“士兵-21”方案包括背包式外架、金屬腿及相應動力設備等,背包中有液壓傳動系統和箱式微型空速傳感儀。“士兵-21”外骨骼可承擔步兵大約95%的貨物負荷,能保障士兵在平面或斜面上行走。第3中央研究所工程師表示,很快將會使“士兵-21”設備具備流暢而敏捷的奔跑和跳躍功能,據稱能讓步兵在滿負荷情況下達到時速16公里。


當然,“士兵-21”還必須穿戴在真人步兵身上,步兵還得付出一定體力,而“士兵-21”僅能增加步兵的耐力和負重能力,距離美國積極謀求的純粹外骨骼機器人(即步兵不花體力,只用頭腦操縱外骨骼運動)還有不少距離。目前,“士兵-21”在開發上的最大困難是動力源,它必須功率強大,且無噪音,而俄羅斯現有工業基礎無力提供這樣的動力裝置。


美版“機械戰士”可智慧行動


以科技發展趨勢而言,發達國家的陸軍對抗已在技術裝備層面實現了“發現=摧毀”,即坦克、裝甲車、火炮之類的重武器已到了被發現即被擊中,被擊中即被毀的程度,這使得步兵的作用被無形中放大,因為他們遠比大型裝備容易隱蔽。如果讓步兵具備機械化平臺的機動能力、運載能力和一定的防護能力,步兵的戰鬥力將變得空前強大。要解決這一難題,使用外骨骼機械打造“機械戰士”是個不錯的想法。


按照西方專家的定義,“外骨骼機械”是指套在人體外面的機械化裝置,也稱“可穿戴機械”。早在2000年,美國國防高級研究規劃局就發佈對外骨骼機械的研製招標,提出四項概念要求:


結構材料——外骨骼機械必須使用堅固、輕型且有彈性的材料。這種材料必須能夠保護穿戴者。


輕巧能源——外骨骼機械攜帶的能源必須能夠維持24小時的工作,必須重量輕,而且工作時無聲。


動作靈活——外骨骼機械必須能夠同步跟隨使用者的動作,能夠加強使用者的力量並模倣人類的各種動作,包括戰場上的前後左右移動躲閃。目標是讓使用者背負更大品質的同時仍能跑得快、跳得遠。


液壓元件——動作必須流暢、高效且完全無聲。


經過這幾年的研究與實踐,美國對外骨骼機械的設計要求已經越來越明確,新要求規定:外骨骼機械應具有攜行品質為21公斤的個人護具、100公斤以上的武器和彈藥等物品的能力,自備能源可持續使用24小時,行軍速度至少300米/分,甚至達到400米/分以上。


展望未來,有外骨骼機械助力的步兵只要有足夠動力源,長途行軍之後仍能快速挖掘更多更深的工事。為了幫助士兵在陌生環境下準確快速抵達目的地點並了解周圍敵情,軍用外骨骼機械將添裝衛星定位、夜視裝備等。更先進的型號甚至有可能按照指令或經過智慧判斷,將負傷或失去知覺的士兵自行送到友軍後方醫護地點。


“外骨骼機械”仍面臨難題


目前,在外骨骼機械領域居領先地位是美國和日本。在美國國防高級研究規劃局提供的預先研究資金支援下,美國加利福尼亞大學伯克利分校機器人和人體工程實驗室、橡木橋國家實驗室、鹽湖城人體機能研究所、“千年噴氣機”公司、SARCOS公司等科研機構和企業都取得顯著成果。


美國SARCOS研究公司宣稱,公司已經研製出可穿戴式能量自動化機器人原型,佩帶上這套系統的士兵將擁有巨大的力量和極高的防護水準,能攜載更多武器,並可以克服障礙高速前進。而“千年噴氣機”公司研製的SoloTrek XFV外骨骼機械則可以讓未來步兵升空作戰。


再看美國加州大學伯克利分校,他們把主要精力放在解決外骨骼機械的能源問題上。該校設計的“伯克利下肢末端外骨骼機器”只穿戴到士兵腰部,負載就挂在腰部附近的支架上,最大負載可達45公斤,它能利用人體行走動作來伴隨充電,電源可維持20小時。在最大負載時,使用者的氧氣消耗量比自力負擔同樣品質少15%。伯克利分校推出的第二代裝置在部件小型化方面卓有成效,所有電路和機械部件都容納在金屬管內。


一直熱衷於機器人技術的日本也在外骨骼機械領域取得了令人側目的進展。日本築波大學Cybernics實驗室的工程師已研製出世界上第一種商業外骨骼機械,這種裝置能幫助殘疾人以時速4公里行走,毫不費力地爬樓梯。所有驅動裝置、電腦和動力供應設備都裝在背包中,電池挂在腰部,是一個可穿戴的混合控制系統,可以調整使用者的行動姿態,讓使用者感到舒適。事實上,該裝置的部件若進行強化軍標處理,完全可以應用到軍用領域。不過,由於一些技術參數,如工作延續性、尺寸、重量、反應速度等,外骨骼機械還遠遠達不到“萬能士兵”的要求,要想使外骨骼機械真正用於行軍打仗還需要許多時間。 馬蘭

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