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发布时间:2018年9月7日18时16分22秒

外骨骼系统将如何改变单兵战斗方式_新浪新闻新浪首页新闻体育财经娱乐科技博客图片专栏更多汽车教育时尚女性星座健康房产历史视频收藏育儿读书佛学游戏旅游邮箱导航移动客户端新浪微博新浪新闻新浪财经新浪体育新浪娱乐新浪众测新浪博客新浪视频新浪游戏天气通我的收藏注册登录新闻中心综合>正文新闻图片博客视频外骨骼系统将如何改变单兵战斗方式外骨骼系统将如何改变单兵战斗方式2018年08月30日05:36中国青年报作者:立文缩小字体放大字体收藏微博微信分享0腾讯QQQQ空间原标题:外骨骼系统将如何改变单兵战斗方式????在一些军事和功夫大片中,我们经常可以看到创作者构想出来的“超级战士”,他们身材魁梧、力大无比,堪称“无敌金刚”。

随着人体增强技术的发展与应用,一种新型的军用外骨骼系统应运而生,为运用高新技术打造真正的“超级战士”奠定了重要基础。

????外骨骼系统可提高单兵的负重能力????人体最重要的承力支撑结构是骨骼系统和附着在骨骼上的肌肉,但骨骼系统和肌肉所能承载的力量是有限的,一旦超限就会造成机体功能受损。

因此,单兵的负重能力和行动能力有时是一对矛盾。

????在徒步行军时,全副武装的士兵需要携行自己的武器弹药、防护装具、野营装具以及食品、水等生活补给品,负重能力的极限值通常是几十公斤。

但在作战行动中,士兵往往需要背负更多、更重的武器装备和作战物资,体能消耗大,严重影响到行动敏捷性和机动能力。

尤其是在一些特殊地形如高原山地、山岳丛林、沙漠等作战时,背负大量装备物资的士兵体能消耗更大、更快。

如何既能增大士兵的负重能力,同时又能让其保持充沛的体力呢?全新的外骨骼系统可以在体力增强上发挥出强有力的辅助作用。

????外骨骼系统是一种人员可以穿戴的机电一体化设备,一般由感知系统、控制系统、动力系统、仿生机械系统和能源系统组成,主要用于增强穿戴者的力量、速度、耐力等。

国外研制的大部分外骨骼系统属于“行走机构+控制系统+电源装置”的组合体。

????对于外骨骼系统,大家早就在奥运赛场上领略过它的风采。

双腿截肢的南非残疾人运动员奥斯卡·皮斯托瑞斯曾经创下奇迹,在2008年北京残奥会上包揽100米、200米、400米三枚金牌,在2012年8月伦敦奥运会上获准与健全人一起参加田径比赛,在男子400米预赛中取得小组第二名而成功晋级半决赛。

皮斯托瑞斯被称为“刀锋战士”,完全依靠机械电子装置的外骨骼系统实现了残奥会夺冠的梦想。

但皮斯托瑞斯后来走上了暴力犯罪的歧途,在2013年枪杀女友,以谋杀罪被判入狱13年5个月。

????方兴未艾的军用外骨骼系统????近年来,美国、俄罗斯、法国等陆续启动了多个军用外骨骼系统项目,以增强士兵的负载能力和作战能力,同时保持士兵的身体健康。

目前,军用外骨骼系统还处在大力发展过程之中。

作为提高单兵负重能力的外部辅助系统,外骨骼系统有着极大的吸引力,但在减少自身重量和电源能耗、增大装置灵活性、降低成本等方面尚待突破。

????美国军方支持的外骨骼系统研制项目较多。

美国防部国防高级研究计划局(DARPA)积极推进“增强人体机能外骨骼”项目,旨在研制帮助地面部队士兵携带更多武器弹药、更好防护装具和更多补给品的外骨骼系统。

在DARPA资助下,加州大学伯克利分校开发出BLEEX下肢外骨骼系统,雷声公司开发出XOS全身式外骨骼系统。

????加州大学伯克利分校研制的BLEEX整体上由一个用于负重的背包式外架、两条机械腿及相关的液压驱动装置组成,自重45公斤,负重35公斤,而穿戴者感觉只有两公斤。

????军工巨头洛克希德·马丁公司联合加州大学伯克利分校,共同推出了被称为“人体负重外骨骼”的仿人体结构特点设计的外部穿戴式机械骨骼系统,由钛合金制成的机械腿、驱动装置和控制计算机以及背部负重结构、散热单元等组成。

????该装置既能使士兵完成爬行、深蹲、提举重物等一系列动作,又能减少士兵因提举较重战斗载荷而引发的肌肉或骨骼损伤,全重约32公斤,最大负重超过100公斤,能保证穿戴者背负90公斤重物以每小时4.8公里彩票 法律的速度行走1个小时。

????环球网2017年年底援引国外报道称,美国陆军正在测试可以释放膝部压力的FORTIS外骨骼系统。

其利用人工智能来分析和复制人的行走模式,为作战步兵提供额外的力量和机动能力,并使士兵可以承受更大的负重,能够敏捷地完成全负荷行军。

????FORTIS由洛克希德·马丁公司打造,旨在帮助士兵跑动、演习、携带受伤战友以及执行各种作战任务,同时防止膝盖过度伸展,类似产品已被美国海军特种部队海豹突击队采购使用,并衍生出系列化的民用商品。

????FORTIS采用独立的执行器、电机和轻型保形结构,使用一块重约1360克的可充电锂电池供电,能让携带82公斤重物的士兵不那么费力地爬上五层楼梯,可以帮助执行任务的士兵节省9%的体力,在近距离的城市作战中获得奇效,因为它可以帮助提升士兵的机动性、速度和力量。

????2010年年初,另一家美国军工巨头雷声公司推出改进型XOS-2外骨骼系统,并被美国《时代》周刊杂志评选为2010年度“最具震慑力”的发明。

它由一系列结构、传感器、执行机构和控制器组成,主要利用高压液压驱动,堪称真实版的“钢铁侠战衣”。

这套外骨骼系统能使穿戴者将重约90公斤的重物反复举起几百次,而且不会感到疲劳,同时还能连续击穿厚度3英寸(约7.5厘米)的木板。

????法国军方研制的“大力神”可穿戴式外骨骼系统能够辅助士兵,增强其在战场上的负重能力和持续作战能力。

“大力神”主要由机械腿(由机械装置、计算机和电子装置组合而成)和背部支撑架组成,使穿戴者能够轻松背负重物。

其可以携载100公斤重物,使穿戴者以每小时4公里的速度行进约20公里。

????2015年,德国一家工程研究机构研发成功名为Robo-Mate的可穿戴式外骨骼系统,它能为体力劳动者提供手臂、腿部和背部的金属机械支撑,令他们工作时托举、负重能力提高到原来的10倍。

该机构在2013年年底开始投入研发,吸纳欧洲7个国家12家研究机构的工程师组成项目组。

研究人员使用的软件可以模拟出工人的行为,并精确感应到身体开始用力的时刻,帮助开发出最适合工人使用的外骨骼系统。

????该系统主要增强了人体三个部分即手臂、躯干和腿的能力。

据研究者介绍和实际展示,其手臂模组可让10公斤的汽车座椅拿起来就像1公斤一样轻,躯干模组可在举起重物时保护脊柱,而腿部模组可让工人轻松保持蹲下的姿势,不会消耗掉额外的力气。

????外骨骼系统发展的新方向????除了上述几种硬质结构的外骨骼系统,还有另一类轻质柔性外骨骼系统,它可以穿戴在士兵作战服里面,成为军用外骨骼系统发展的新方向和新重点。

????2013年5月,美军特种作战司令部提出研制供士兵使用的“战术突击轻型作战服”,拟采用外骨骼系统大幅度减轻士兵负重的体力消耗,并集成可瞬间固化的液体防护装甲、温度调节装置、救护装置和态势感知装置等。

????美国DARPA资助研制的“勇士织衣”就是一种重量轻、柔韧性好的内穿型作战服,它更像是人体肌肉、关节的感应“增强器”,不仅具有传统的防弹功能,还能增强人体机能,使士兵能够背负重物进行长时间行军。

????美国军方对“勇士织衣”提出的作战指标要求是:功率小于100瓦,质量不超过9公斤,电池重约4.5公斤,在不充电情况下可以持续工作24小时,士兵背负45公斤重物、以每小时4.5公里的速度在平地上行走时,可以减少25%的代谢消耗。

????此外,人们还在探索试验外骨骼系统的另一种应用,就是利用外骨骼系统相关技术成果,通过手术式外骨骼埋植技术,实现把外骨骼系统埋植到机体内,成为一种人造的替代骨骼。

????外骨骼系统是军事仿生学、人工智能、信息技术、机械电子技术等高新科技成果综合集成运用的产物,随着其技术越来越成熟,终有一天会让“超级战士”梦想成真。