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把机器人穿在身上

2009-03-25

小哥白尼·军事科学画报 2009年2期
关键词:操作者杠铃外骨骼

陈 雨

穿上一身盔甲,全身都是宝贝武器,不仅跑步不费劲儿,还能轻松飞上天!看过电影《钢铁侠》就一定对这位钢铁战士记忆犹新,只要穿上钢铁盔甲就能变成刀枪不入、力大无比的超人!不过你可不要以为只有电影里的疯狂科学家才能制造奇迹,现在美国军工实验室就造出了真实版的机械战甲——外骨骼!

幻想战甲真费钱

这么高科技的机器人在20世纪60年代就有人想出来,科学家画出了设计图纸,把外骨骼“穿”在身上以后,可以让操作者变成大力士。可惜那个年代的技术条件根本造不出这家伙来,不过美国国防部没有放弃这个大胆的设想,经过几十年的准备工作,现在投入了7500万美元来研究它,想要打造出真正的“钢铁侠”。

美军希望士兵穿上外骨骼以后都能变成超人:可以没日没夜行军却不会疲惫;能够轻松扛起平时只有两个人才能抬得动的武器;任何时候都能飞檐走壁;还可以背着两名负伤队友在枪林弹雨中狂奔,却毫发无损……这样雄心勃勃的目标听起来有点夸张,现实中的外骨骼到底能干嘛呢?科学家给我们来场表演秀。

只见工程师套上铝靴,捆紧身上的皮带,再背上大背包,胳膊伸进“袖管”里,双手握住操纵杆,看起来和我们穿外衣也没啥区别。然后这位工程师开始移动,突然,外骨骼就像是活了一样,配合着主人的一举一动。工程师扮演阿里,外骨骼和他同步握拳出击,左右脚交换着来回挪步。看到这个情景,你根本想象不到此时套在工程师身上的外套有70千克重,相当于他背着一个成人!工程师还没有玩尽兴,拿起差不多四袋面粉那么重的杠铃,连续举起500多次。最后放下杠铃的时候,并不是因为工程师感到疲惫,而是他玩腻了。有了外骨骼的帮助,任何人穿上它这么折腾一整天都不会累。

人机合一,心有灵犀

外骨骼上有很多与操作者皮肤接触的传感器,它们会把数据传达给中央电脑,电脑就会模仿人类的动作,把指令下达给机械臂上的每个关节,关节里的传动装置就能让外骨骼和操作者的动作同步了。这么复杂的过程还不到千分之一秒,真是不可思议!

能源大考验

并不是所有人都看好外骨骼,这不,测试还没完成,那边就有人来挑刺儿了:别看现在你蹦跶得挺欢,没电了以后我看你还怎么举杠铃!

是啊,能源问题很关键,现在的外骨骼身后拖着一根长长的“尾巴”,活动范围非常小,如果拔掉这根电源,机械战甲就一根指头都动弹不得。目前设计的电池只能让外骨骼坚持活动40分钟,设计师必须制造一个效率高的动力系统,最起码要支撑机械战甲运作一天,这可是世界难题,还没人解决呢!

另外,外骨骼必须和主人亲密无间,如果电脑反应速度因为电源问题变慢了,那么穿上它的人想要抬脚走路,就像是在水里行走一样。机械战甲不仅不能帮助主人,它简直就是一个敦实的大铁笼子,牢牢地困住你的身体!

外骨骼当医生

不管能源问题如何解决,现在想要发展外骨骼的科学家还不少,他们并不是为了让机械战甲去打仗,而是在医院为大家服务。

“人载重器”是一种下肢外骨骼,穿上它以后,可以让操作者轻松背起50千克的重物,坚持20个小时。听说过混合动力汽车吗?它刹车时产生的能量可以用来给电池充电,下肢外骨骼就学习了这种技术。我们走路变换脚步的时候,和地面摩擦产生的能量,就可以给外骨骼充电。这种外骨骼可以为行动有障碍的人服务,它可比轮椅方便多啦!

日本的机器人制造技术挺发达,他们对外骨骼也非常感兴趣。HAL-5是全身机械外骨骼,它本身并没有压力感应器,而是把感应器装在操作者的身上,同样可以模仿人的动作同步运行。不过并不是穿上这套机械外衣就能马上行动自如,电脑的控制系统模仿操作者的自然姿态需要一个过程,等到它适应了人的行动习惯,才能和操作者步调一致。护士穿上HAL-5可以抱起个头儿特别大的病人,就像是抱婴儿一样轻松,绝对是医院的好帮手。

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