未來(lái)戰(zhàn)衣——機(jī)械骨骼

葉蓮娜·庫(kù)德莉亞采夫

機(jī)械骨骼（也稱外骨骼）是一種支撐動(dòng)力裝置，可以增強(qiáng)人的體力和耐力，也可以讓殘疾人借助它站起來(lái)。在戰(zhàn)場(chǎng)上，它多用作鋼板盔甲，不但能增強(qiáng)步兵的單兵作戰(zhàn)能力，還能防止步兵受到各種戰(zhàn)爭(zhēng)武器的傷害，有點(diǎn)類似電影《阿凡達(dá)》和《鋼鐵俠》中的盔甲。

俄羅斯科技集團(tuán)下屬的“禮炮”燃?xì)鉁u輪機(jī)制造科學(xué)生產(chǎn)中心也在研究這項(xiàng)新型技術(shù)。中心負(fù)責(zé)人謝爾蓋·鮑里索夫介紹道：“不久前召開(kāi)的國(guó)際青年工業(yè)論壇暨未來(lái)工程師2012，課題就是機(jī)械骨骼項(xiàng)目。雖然它不是個(gè)新鮮課題，日本、美國(guó)等國(guó)家已經(jīng)有不少研究成果，但動(dòng)力問(wèn)題一直都沒(méi)有得到解決。年輕人點(diǎn)子最多，對(duì)于選擇什么樣的動(dòng)力都有自己的想法，因此最后評(píng)選出來(lái)的前十強(qiáng)備受俄羅斯聯(lián)邦工業(yè)貿(mào)易部和國(guó)防部的關(guān)注?！?/p>

“禮炮”雖然有一筆軍用機(jī)械骨骼原型研發(fā)?？睿弥x爾蓋的話說(shuō)，這筆錢(qián)實(shí)在是杯水車(chē)薪，所以一切研究都還處在“紙上談兵”階段，即只畫(huà)設(shè)計(jì)圖紙，因?yàn)閷?shí)際生產(chǎn)會(huì)耗費(fèi)巨大的人力物力，他們負(fù)擔(dān)不起。

一年前俄羅斯國(guó)防部第三中央科學(xué)研究所宣布，他們將在2015年前開(kāi)發(fā)出一款可穿戴式外骨骼機(jī)械作戰(zhàn)服“勇士-21”，其配有火力攻擊、防護(hù)、控制、生命和能源保障等系統(tǒng)，將有效提高士兵作戰(zhàn)能力和防護(hù)水平。最開(kāi)始第三中央科學(xué)研究所致力于納米技術(shù)制作新型的外骨骼材料，過(guò)了一陣子專家們紛紛要求增加財(cái)政預(yù)算——他們要求購(gòu)買(mǎi)外國(guó)的防彈背心和外骨骼回來(lái)作比較……于是這個(gè)項(xiàng)目就不了了之了。

這樣看來(lái)，起碼要等到2020年俄羅斯才有可能為軍隊(duì)配備上機(jī)械骨骼。有人擔(dān)心，到時(shí)候俄羅斯在這項(xiàng)技術(shù)上已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于西方國(guó)家——美國(guó)都已經(jīng)研發(fā)出好幾種軍用外骨骼的原型了。

起源

人類與機(jī)械完美結(jié)合的創(chuàng)意古來(lái)有之。早在18世紀(jì)中期，法國(guó)數(shù)學(xué)家、音樂(lè)家雅克·德·沃坎遜就把這個(gè)想法變成了現(xiàn)實(shí)，他發(fā)明的許多杰出的作品，如栩栩如生的機(jī)器鴨、機(jī)器人“吹笛者”等，都是現(xiàn)代機(jī)器人的前身。

第一批真正的外骨骼，不論是軍用的還是醫(yī)用的，都出現(xiàn)在上世紀(jì)60年代。美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）曾委托通用電器公司研制一款機(jī)械外甲“硬人”（Hardiman），要求這款外甲能夠舉起700公斤的重物，這在當(dāng)時(shí)可謂是大膽的創(chuàng)舉。如果研制成功，前景將一片大好。軍隊(duì)打算把這項(xiàng)新技術(shù)用于空軍，憑借著機(jī)械手，技術(shù)人員就可以抓起沉甸甸的炸彈和導(dǎo)彈放到飛機(jī)的機(jī)翼下方。同樣期待這項(xiàng)技術(shù)成功的還有原子專家、建筑工人乃至各行各業(yè)。

但通用公司花了十年時(shí)間也沒(méi)有成功研制出這款機(jī)器外甲。他們做了不少原型，其中還包括機(jī)械手?！坝踩恕迸渲玫臋C(jī)械手能夠舉起350公斤的東西，但問(wèn)題在于：普通人可以同時(shí)完成30個(gè)不同的動(dòng)作，但以當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平，機(jī)器人是完全不可能做到的。人們需要的是一只靈活的機(jī)械手，而不是類似舉重機(jī)的東西。

在通用公司研制“硬人”期間，來(lái)自貝爾格萊德大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院的著名的南斯拉夫科學(xué)家米奧米爾·烏科布拉托維奇研發(fā)出了一款用途截然不同的機(jī)械骨骼——不是用于軍事目的，而是用于殘疾人康復(fù)治療的輔助設(shè)備。他認(rèn)為，機(jī)械骨骼應(yīng)該用于幫助殘疾人尤其是喪失活動(dòng)能力的人們，把它們用作戰(zhàn)爭(zhēng)武器是一種對(duì)科學(xué)的褻瀆。

同樣是機(jī)械骨骼，軍用和醫(yī)用機(jī)械骨骼之間的差異還是可以從工藝上看出來(lái)的：軍用機(jī)械骨骼采用液壓重裝置和肌肉收緊感應(yīng)器，醫(yī)用機(jī)械骨骼則倚仗精密傳動(dòng)裝置來(lái)搜集大腦發(fā)送給肌肉的信號(hào)。就好比法拉利和救護(hù)車(chē)——同樣是車(chē)，功能卻大不相同。但隨著科技的進(jìn)步，它們遲早會(huì)合二為一。

進(jìn)化

2000年，DARPA開(kāi)始了一項(xiàng)變革性的項(xiàng)目“陸地勇士”（Land Warrior），旨在為士兵研制整套高科技裝備系統(tǒng)。未來(lái)士兵佩戴外骨骼機(jī)器人后，將成為一名超級(jí)士兵，擁有無(wú)窮的力量，可攜載更多的武器裝備，火力威力增強(qiáng)，防護(hù)水平提高，同時(shí)可克服任何障礙，高速前進(jìn)，不會(huì)產(chǎn)生疲勞感。但由于隨后到來(lái)的全球經(jīng)濟(jì)危機(jī)，所有實(shí)驗(yàn)都中止了，只保留了“增加人體機(jī)能的外骨骼計(jì)劃”（EHPA）——要知道，把身著動(dòng)輒數(shù)十萬(wàn)美元裝備的士兵派上戰(zhàn)場(chǎng)，那簡(jiǎn)直是不能容忍的奢侈?！霸黾尤梭w機(jī)能的外骨骼計(jì)劃”的重點(diǎn)也僅在于提升步兵負(fù)重的能力和耐力，同時(shí)提高其移動(dòng)速度。

不過(guò)，美陸軍納蒂克士兵研究發(fā)展與工程中心對(duì)三款外骨骼原型進(jìn)行過(guò)測(cè)試。

第一款機(jī)械骨骼原型名叫“HULC”。為了維持25公斤的重量，整個(gè)骨骼只包括了背部支撐系統(tǒng)和機(jī)械腳。HULC沒(méi)有配備機(jī)械手，但穿上它以后士兵可以舉起90公斤的重物。HULC配備的鋰電池可以工作8小時(shí)，同時(shí)可以以18-20km/h的時(shí)速奔跑——當(dāng)然，疾速奔跑會(huì)讓電力消耗得更快。

第二代外骨骼XOS2配置了機(jī)械手，而且機(jī)械手上還安裝了各種各樣的控制器，方便進(jìn)行控制。

這些外骨骼由各種各樣的自動(dòng)控制器、感應(yīng)器、高強(qiáng)度鋁材和鋼材組成，它使得操作者可以輕松地提起90公斤的重物以12km/h的時(shí)速奔跑。同時(shí)它非常輕便，士兵穿著它踢足球、擊打速度球、爬樓梯和下坡都不成問(wèn)題。

但在XOS2的測(cè)試中，如果你期待會(huì)出現(xiàn)《終結(jié)者》和《鋼鐵俠》中那樣的激動(dòng)人心的戰(zhàn)斗畫(huà)面，恐怕會(huì)大失所望——大部分情況下穿著機(jī)械骨骼的士兵們都在演示如何搬彈藥箱、舉起笨重的彈道火箭以及如何小心翼翼地在原地坐下。這種被稱為“鋼鐵盔甲”的外骨骼有個(gè)致命缺陷——它沒(méi)有電池，要連著電線才能動(dòng)。

還有一款則是日本Cyberdyne公司研發(fā)的Cyberdyne HAL。現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)發(fā)到了第五代HAL-5。這款機(jī)械骨骼某種程度上來(lái)說(shuō)是HULC和XOS2的合體。它既有HULC的電池續(xù)航能力（2.5-3小時(shí)），又有XOS的機(jī)械手腳。稍有不足的是HAL-5的負(fù)重能力只有20多公斤，奔跑速度也不快——大概是日本設(shè)計(jì)師覺(jué)得軍隊(duì)搬運(yùn)工不著急趕路。

美國(guó)國(guó)防部如此急于開(kāi)發(fā)外骨骼是有原因的?！澳銈冎烂绹?guó)士兵在伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)中最容易受的傷是什么嗎？”萬(wàn)賽·麥克納爾提少校在防疫健體中心大會(huì)上作報(bào)告時(shí)第一句話就問(wèn)道，“是彈片傷嗎？是流行病嗎？不！是肌肉骨骼損傷?！?/p>

原來(lái)，近五年來(lái)美國(guó)軍隊(duì)中肌肉骨骼損傷的患病率增長(zhǎng)了十倍以上。去年一年醫(yī)院共診出90萬(wàn)例肌肉骨骼損傷，即每個(gè)服役士兵都為這個(gè)病平均去醫(yī)院兩次（美國(guó)軍隊(duì)中的服役士兵有54萬(wàn)人）。國(guó)家每年要向罹患肌肉骨骼損傷的老兵支付8億美元。于是也就不難理解，為什么美國(guó)國(guó)防部如此迫切地需要機(jī)械骨骼了。