现实中有“钢铁侠”吗?机械外骨骼使你健步如飞

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  现实中有“钢铁侠”吗?当然有。有了机械外骨骼的帮助,普通人也能变得力大无穷、健步如飞。更重要的是许多残疾人有了它们的帮助,也可以像正常人一样行走和活动。这项技术已经受到全世界各国的广泛关注。

  其实“机械外骨骼”最初的概念类似于昆虫的外骨骼,能够穿在人的身上给人提供某种相应的帮助,比如保护人不受伤害、通过额外的动力或者能量来增强人体的自身机能。它需要一套轻盈的动力系统,能够连续几天供应能量。还需要小巧强大的人工肌肉,以及一套复杂的动作控制系统,以便行动灵敏、反应迅速。

  2000年时,DARPA拨款5000万美元成立了人类行动强化外骨骼项目(EHPA)。当时,DARPA选出了加州大学伯克利分校、萨克罗斯研究所、橡树岭国家实验室 以及米伦纽姆喷气机有限公司等机构或公司去研究可以增强士兵速度、力量和耐力的机械外骨骼。

  2004年,由加州大学伯克利分校下属的人体工程和机器人实验室成功研发出伯克利下肢外骨骼(BLEEX)。

  2005年,BLEEX研发成员成立了Berkeley ExoWorks公司,并推出第二代产品:ExoHiker和ExoClimber,两者都可以让穿戴者毫无压力地搬运约68千克重的背包。

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  2007年,公司更名为Berkeley Bionics,并于2009年推出HULC。HULC由背包式外架,金属腿框架及相应的液压驱动设备组成,穿戴者携带的负荷不会作用在本人身上,而是直接经由机械外骨骼传至地面。HULC的功能主要包括力量增强和耐力增强两项。力量增强体现在士兵佩戴后可搬运90千克的重物而毫无感觉;耐力增强体现为在3.2km/h的行动速度下可降低5%~12%的氧气消耗。

  2011年DARPA又提出的“The Warrior Web”项目。该项目希望能研制出一套材质柔软轻便的装甲,用来降低负重的士兵在长途奔袭中关节和肌肉受伤的几率。

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  在中国兵器集团202研究所展台处,展示了中国国产单兵外骨骼系统的宣传片,这是类似国产单兵装备的首次正式曝光。这套机械外骨骼的额定背负负荷为35公斤,额定搬运负荷50公斤,额定平地步速4.5km/h,续航20km。适用于侦察、巡逻等行动任务。目前,产品已经进入自然环境下实装应用阶段。

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  钢铁侠做不到,我们也可以做医疗领域的机械外骨骼。现在约翰霍普金斯大学的最新研究,通过利用来自DARPA开发的神经技术,精心制作出了一个可以让佩戴者具有实际感觉的机械假肢手臂。研究人员通过一位28岁因为脊髓损伤而导致瘫痪的实验者进行测试,而从测试结果来看,就算病人被蒙上了双眼,当有物体接触到假肢时,测试者100%都可以感觉到接触。虽然之前有的假肢可以通过佩戴者的思维进行控制,但是通常都只是单项的传输。而这一次可以拥有感觉的假肢则可以逆向将信号传递到佩戴者大脑,带来实际真正的触感,的确让人高兴。相信在未来机械外骨骼可以造福越来越多的人类。

(作者:Nemo 科普中国;编辑:limo)

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