陳 雨
穿上一身盔甲,全身都是寶貝武器,不僅跑步不費(fèi)勁兒,還能輕松飛上天!看過(guò)電影《鋼鐵俠》就一定對(duì)這位鋼鐵戰(zhàn)士記憶猶新,只要穿上鋼鐵盔甲就能變成刀槍不入、力大無(wú)比的超人!不過(guò)你可不要以為只有電影里的瘋狂科學(xué)家才能制造奇跡,現(xiàn)在美國(guó)軍工實(shí)驗(yàn)室就造出了真實(shí)版的機(jī)械戰(zhàn)甲——外骨骼!
幻想戰(zhàn)甲真費(fèi)錢(qián)
這么高科技的機(jī)器人在20世紀(jì)60年代就有人想出來(lái),科學(xué)家畫(huà)出了設(shè)計(jì)圖紙,把外骨骼“穿”在身上以后,可以讓操作者變成大力士??上莻€(gè)年代的技術(shù)條件根本造不出這家伙來(lái),不過(guò)美國(guó)國(guó)防部沒(méi)有放棄這個(gè)大膽的設(shè)想,經(jīng)過(guò)幾十年的準(zhǔn)備工作,現(xiàn)在投入了7500萬(wàn)美元來(lái)研究它,想要打造出真正的“鋼鐵俠”。
美軍希望士兵穿上外骨骼以后都能變成超人:可以沒(méi)日沒(méi)夜行軍卻不會(huì)疲憊;能夠輕松扛起平時(shí)只有兩個(gè)人才能抬得動(dòng)的武器;任何時(shí)候都能飛檐走壁;還可以背著兩名負(fù)傷隊(duì)友在槍林彈雨中狂奔,卻毫發(fā)無(wú)損……這樣雄心勃勃的目標(biāo)聽(tīng)起來(lái)有點(diǎn)夸張,現(xiàn)實(shí)中的外骨骼到底能干嘛呢?科學(xué)家給我們來(lái)場(chǎng)表演秀。
只見(jiàn)工程師套上鋁靴,捆緊身上的皮帶,再背上大背包,胳膊伸進(jìn)“袖管”里,雙手握住操縱桿,看起來(lái)和我們穿外衣也沒(méi)啥區(qū)別。然后這位工程師開(kāi)始移動(dòng),突然,外骨骼就像是活了一樣,配合著主人的一舉一動(dòng)。工程師扮演阿里,外骨骼和他同步握拳出擊,左右腳交換著來(lái)回挪步??吹竭@個(gè)情景,你根本想象不到此時(shí)套在工程師身上的外套有70千克重,相當(dāng)于他背著一個(gè)成人!工程師還沒(méi)有玩盡興,拿起差不多四袋面粉那么重的杠鈴,連續(xù)舉起500多次。最后放下杠鈴的時(shí)候,并不是因?yàn)楣こ處煾械狡v,而是他玩膩了。有了外骨骼的幫助,任何人穿上它這么折騰一整天都不會(huì)累。
人機(jī)合一,心有靈犀
外骨骼上有很多與操作者皮膚接觸的傳感器,它們會(huì)把數(shù)據(jù)傳達(dá)給中央電腦,電腦就會(huì)模仿人類(lèi)的動(dòng)作,把指令下達(dá)給機(jī)械臂上的每個(gè)關(guān)節(jié),關(guān)節(jié)里的傳動(dòng)裝置就能讓外骨骼和操作者的動(dòng)作同步了。這么復(fù)雜的過(guò)程還不到千分之一秒,真是不可思議!
能源大考驗(yàn)
并不是所有人都看好外骨骼,這不,測(cè)試還沒(méi)完成,那邊就有人來(lái)挑刺兒了:別看現(xiàn)在你蹦跶得挺歡,沒(méi)電了以后我看你還怎么舉杠鈴!
是啊,能源問(wèn)題很關(guān)鍵,現(xiàn)在的外骨骼身后拖著一根長(zhǎng)長(zhǎng)的“尾巴”,活動(dòng)范圍非常小,如果拔掉這根電源,機(jī)械戰(zhàn)甲就一根指頭都動(dòng)彈不得。目前設(shè)計(jì)的電池只能讓外骨骼堅(jiān)持活動(dòng)40分鐘,設(shè)計(jì)師必須制造一個(gè)效率高的動(dòng)力系統(tǒng),最起碼要支撐機(jī)械戰(zhàn)甲運(yùn)作一天,這可是世界難題,還沒(méi)人解決呢!
另外,外骨骼必須和主人親密無(wú)間,如果電腦反應(yīng)速度因?yàn)殡娫磫?wèn)題變慢了,那么穿上它的人想要抬腳走路,就像是在水里行走一樣。機(jī)械戰(zhàn)甲不僅不能幫助主人,它簡(jiǎn)直就是一個(gè)敦實(shí)的大鐵籠子,牢牢地困住你的身體!
外骨骼當(dāng)醫(yī)生
不管能源問(wèn)題如何解決,現(xiàn)在想要發(fā)展外骨骼的科學(xué)家還不少,他們并不是為了讓機(jī)械戰(zhàn)甲去打仗,而是在醫(yī)院為大家服務(wù)。
“人載重器”是一種下肢外骨骼,穿上它以后,可以讓操作者輕松背起50千克的重物,堅(jiān)持20個(gè)小時(shí)。聽(tīng)說(shuō)過(guò)混合動(dòng)力汽車(chē)嗎?它剎車(chē)時(shí)產(chǎn)生的能量可以用來(lái)給電池充電,下肢外骨骼就學(xué)習(xí)了這種技術(shù)。我們走路變換腳步的時(shí)候,和地面摩擦產(chǎn)生的能量,就可以給外骨骼充電。這種外骨骼可以為行動(dòng)有障礙的人服務(wù),它可比輪椅方便多啦!
日本的機(jī)器人制造技術(shù)挺發(fā)達(dá),他們對(duì)外骨骼也非常感興趣。HAL-5是全身機(jī)械外骨骼,它本身并沒(méi)有壓力感應(yīng)器,而是把感應(yīng)器裝在操作者的身上,同樣可以模仿人的動(dòng)作同步運(yùn)行。不過(guò)并不是穿上這套機(jī)械外衣就能馬上行動(dòng)自如,電腦的控制系統(tǒng)模仿操作者的自然姿態(tài)需要一個(gè)過(guò)程,等到它適應(yīng)了人的行動(dòng)習(xí)慣,才能和操作者步調(diào)一致。護(hù)士穿上HAL-5可以抱起個(gè)頭兒特別大的病人,就像是抱嬰兒一樣輕松,絕對(duì)是醫(yī)院的好幫手。
小哥白尼·軍事科學(xué)畫(huà)報(bào)2009年2期