从《美国队长3：内战》看外骨骼“变身”

艾星雨

超级英雄大片《美国队长3：内战》自上映以来，受到漫威迷们的热切关注。影片中，除了超级英雄之间激烈的打斗，最吸引眼球的就是主角们身上炫酷的高科技装备，比如钢铁侠的盔甲、冬兵的机械臂等。那么，在现实中，科研人员研制出的机械臂、“外骨骼”等新型可穿戴智能设备，是否也能帮助我们普通人变身为超级英雄呢？赶快来了解一下吧！

在电影《美国队长3：内战》中，一共出现了12位超级英雄，他们有的是身体因为某种原因发生了变异而获得超能力，如美国队长、蜘蛛侠、冬兵、绯红女巫等;有的则是依靠各种神奇的高科技装备而获得超能力，如钢铁侠、战争机器、蚁人、猎鹰、鹰眼、黑寡妇等，离开了这些高科技装备，他们就是身手矫健的普通人。电影中的超级英雄人人羡慕，那么，在现实生活中，普通人有没有可能同他们一样，利用装备变身为超级英雄呢？

化身英雄：可穿戴式智能系统带来希望

现阶段，世界上各个实验室正在紧锣密鼓研发的全身性可穿戴式智能系统，或许能给超级英雄迷们带来希望……

为了方便携带与使用，我们一直在想办法把科技装备“穿”在身上，比如衣服（别笑，衣服是人类一项伟大的发明，它使我们在一定程度上摆脱了对自然环境的依赖）;比如眼镜（看看你周围，有多少人依靠这种曾是“高科技”的装备，对这个世界进行观察）;再比如恨不得“长”在身上的智能手机。之前，这些穿在身上的装备一是没有智能，功能也不多，二是彼此独立，没有联系。

现如今，科学家们研究的可穿戴系统则重点克服以上两个缺点，不但要让每一个部件都智能起来（像智能眼镜、智能腕表、智能手环、智能腰带等都已经上市销售），还要让它们组合成为一个整体，实现1+1>2的效果，更完美地为人类服务。目前，已经问世的机械臂、“外骨骼”等新型可穿戴智能设备，就让我们向变身超级英雄之梦又迈进了一步。

冬兵+猎鹰：机械臂能做得更好

有的人丢失了腿，不能正常行走;有的人丢失了手，不能自如地拿取东西;还有人全身瘫痪，什么都做不了。以前，为肢体残疾者所做的假肢，其功能及作用较为有限，但现在情况已经发生了变化，下面是最新的一个故事：

英国人詹姆斯·杨格原本是一名生物学家，22岁时意外掉下火车站台，丢掉了一条胳膊与一条腿。2015年，一家叫“科乐美”的日本游戏公司招募一个机械臂的试验对象，詹姆斯报名参加。他生物学家的身份吸引了主办方的注意，于是詹姆斯成了开发人员之一，参与了机械臂的设计制作。这只机械臂以游戏《合金装备》中的主角斯内克的机械臂作为原型，采用碳纤维材质制作，穿戴起来非常舒适。机械臂连接肩膀的部分有肌电传感器，能够感知肩膀肌肉和神经的指令，这样机械臂就能直接根据这些指令进行相应的运动。测试表明，该机械臂能够完成捡取地上硬币这样精细的动作。最不可思议的是，詹姆斯的肩部竟然自带一个无人机！该无人机配备VR全景摄像头，可以配合VR眼镜以第一视角的方式进行远程操控，而控制面板就在机械臂的前臂上！

好吧，《美国队长3：内战》中，冬兵就有这么一条威力巨大的机械臂，而猎鹰也使用过前臂上的控制面板操控侦察无人机。虽然与电影中的情节相比，詹姆斯的机械臂还有很多不足，但我们不是已经走在路上了吗？设计者表示，这个手臂现在还只是一个雏形，很多的潜力还未被发掘出来，未来他们将使用更高级的钛种植体进行连接，这能让詹姆斯举起更多重物，赐予他更多力量。虽然我们现在还不知道设计者们如何契合机械臂与詹姆斯的天然骨骼，使机械臂举起重物的同时不会导致詹姆斯受伤，但冬兵+猎鹰，在未来似乎真的能实现。

“外骨骼”装备

 影片中，超级英雄们分为两派，一派以钢铁侠为首，另一派以美国队长为首

走进生活

近年来，各国智能外骨骼装备不断问世，这些装备结合了机械电子、控制、生物、传感、信息融合、新材料等技术，代表着可穿戴智能设备未来的发展方向。

“外骨骼”这个词语来自生物学。骨骼对动物来说非常重要，除了用来支撑身体、保护内脏，还是进行复杂运动的必需品。所有脊椎动物的骨骼都是长在体内的，是“内骨骼”，而像昆虫纲和甲壳纲的动物则把以几丁质为原材料的骨骼长在身体表面，称为“外骨骼”。我们把全身性可穿戴式智能系统称为“外骨骼”，是非常形象而准确的。它不仅为人提供保护，还能够根据肢体活动来感应、伺服、驱动机械关节重现动作，用以提供额外动力，使人跑得更快、跳得更高、负重更多。

来看一个传奇的故事：朱利亚诺·平托是一位全身性瘫痪的残疾人，2014年6月12日，在巴西世界杯开幕式上，他当着全世界球迷的面，依靠一套“外骨骼”装备踢出了那届世界杯的第一球。平托所穿的“外骨骼”是由来自25个国家的150多名科学家联合打造，由肢体辅助装置和神经传感系统组成，头盔和身体上均装有神经信号传感器。当平托的大脑发出指令后，这些信号经由无线传输到背包里的计算机，处理之后转化为相应指令，驱动液压活塞，帮助全身瘫痪的平托完成了开球这个不可思议的复杂动作。

显而易见，“外骨骼”对于肢体残疾者、瘫痪病人和年老体衰行动不便者有极大的帮助，目前市场上已经能见到一些简化版本，如正在销售“eLEGS”。与真正的“外骨骼”相比，“eLEGS”更像是一个移动的机械框架。除此之外，“外骨骼”在军事上的用途更为广泛，世界各个军事大国都有研发“外骨骼”的计划，美国在这方面再一次走到了世界前列。

美国早在多年前就开始研究，如何通过加装外挂装置来提升单兵的作战能力，得出来的结果就是“战术外骨骼”。目前，很多美国公司和实验室都在研制“战术外骨骼”。洛克希德·马丁公司最新一代的HULC战术外骨骼，动力源为两块总质量3.6千克的锂聚合物电池，不仅拥有24小时的超长续航，还能够完美同步士兵的复杂动作，包括深蹲、匍匐等，现已在美国军方全面展开试验。

哈佛大学研制的“外骨骼套装”，用柔性材料制成，十分轻便，穿在身上，就像一件衣服一样，十分贴身。“外骨骼套装”可以与关节的自然活动做到完全同步，设备一旦检测到人体的行走状态，套装就会被激活，为负重的士兵提供帮助，并能在需要的时候，以高度智能的方式“扩大肌肉力量”。

当然，目前“战术外骨骼”还达不到电影中钢铁侠那种水平，但普遍装备部队后，能够有效提升整个部队的战斗力。

靠“外骨骼”变身钢铁侠，为时尚早

目前，全身性可穿戴式智能系统有两大瓶颈：一是价格。据悉，平托所穿的“外骨骼”成本为2万美元，市场价高达5万～10万美元，一般人根本买不起，军队也无法大规模采购。二是动力。“外骨骼”需要充足的电力来支持，就像现在的电动汽车，虽然技术上已经成熟，但受限于电池技术，依然无法大规模推广一样，“外骨骼”想要真正走进人们的生活，电池技术需要质的飞跃。

总而言之，全身性可穿戴式智能系统仍处于早期阶段，要想成熟后全面投入使用，还需我们静静等待。