外骨骼研制難點在哪？

      鋼鐵俠戰(zhàn)衣被評論為“機械設計水平變態(tài)、材料變態(tài)、控制系統(tǒng)變態(tài)、能量更是變態(tài)”。而這幾個方面，恰恰也是外骨骼系統(tǒng)研制的主要難點。

      1 首先看材料 早期的外骨骼是用鋼和鋁金屬制作的，但造成系統(tǒng)自重過大，使外骨骼的動力在驅(qū)動人體之外還要克服自重。因此現(xiàn)在的研制都在降低自重，多使用復合材料、鈦合金等輕質(zhì)材料來讓能量效率更高。

      2 其次是動作裝置 正是這一部分讓士兵獲得更大力量。以前，液壓動力筒因其動力輸出較大、動作執(zhí)行準確獲青睞，但其缺點是重量過大，而且液壓裝置有可能泄漏�，F(xiàn)在“動作裝置”研發(fā)的重點轉(zhuǎn)向小型或微型的永磁伺服馬達。這種伺服馬達能夠組裝成微小的組件來實現(xiàn)大力矩和高響應度的運動。

      3 第三是關節(jié)的靈活度 這涉及到外骨骼能夠完成更多的戰(zhàn)術動作，例如匍匐、跳躍等。這些動作對于人體關節(jié)來說輕而易舉，但對于模仿人體關節(jié)的外骨骼來說就難度較大了。尤其是人體肩關節(jié)、胯關節(jié)、脊柱等部位，都是外骨骼模仿的難點。目前主流的外骨骼都是沿著人體的肩部、胯部和膝蓋，設置外部球形接頭，然后通過平行的連接桿實現(xiàn)連接。但在運動時，這些外部的人造關節(jié)和連接桿往往與人體的貼合度發(fā)生錯位�，F(xiàn)有的外骨骼系統(tǒng)雖然不干擾步行，但對使用者的彎腰仍有較大影響。

      4 第四是控制系統(tǒng) 良好的外骨骼系統(tǒng)應該有一套精密的計算機人工智能控制系統(tǒng)，來控制外骨骼對人體的動作進行響應。如果響應速度過慢，動作效率低；而響應速度過快，則有可能給使用者帶來傷害。由于人體不同關節(jié)動作速度有快有慢，因此外骨骼控制系統(tǒng)也必須能協(xié)調(diào)速度，讓使用者感到外骨骼是一種助力而不是阻力。而且先進的控制系統(tǒng)能夠發(fā)現(xiàn)并阻止使用者的錯誤動作，例如摔倒，這對于本身行動不便的傷殘人士很重要。

單兵外骨骼系統(tǒng)

      5 最后是電源動力 像鋼鐵俠那樣擁有無所不能的反應堆，僅是電影中的幻想，現(xiàn)有動力輸出較強的內(nèi)燃機由于噪音、隔熱等問題無法應用。因此，現(xiàn)在主流外骨骼系統(tǒng)均使用電池來驅(qū)動電動機。高容量的燃料電池是目前研究的重點，但也只能勉強滿足需要。有些專家則設想，未來可以對外骨骼使用無線電能傳輸。

      外骨骼發(fā)展走向何方？

      動力外骨骼系統(tǒng)作為單兵裝備領域的新發(fā)展點，得到了軍事大國的普遍重視。雖然軍方不能期待單兵外骨骼能讓士兵成為鋼鐵俠，但一個“士兵背負上百公斤裝備、在高原山間健步如飛”的場景有著十足的吸引力。

單兵外骨骼系統(tǒng)

      從21世紀十余年來外骨骼裝備的發(fā)展看，實現(xiàn)這一目標有著不小的難度。以美軍為例，在研制出幾種單兵外骨骼系統(tǒng)后，還沒有一種在戰(zhàn)場上投入測試。因此，就目前技術發(fā)展看，單兵外骨骼系統(tǒng)很可能優(yōu)先應用在非戰(zhàn)斗領域，例如后勤運輸、場站維護、裝備修理等需要士兵進行大體力搬運的場合，來緩解士兵們的工作強度。

      另外，現(xiàn)有外骨骼雖然適用不了激烈的戰(zhàn)場，但在軍民融合的醫(yī)療領域仍有巨大價值。對于受傷士兵，外骨骼系統(tǒng)可有效幫助他們恢復行動能力乃至工作能力。