现实版钢铁侠,未来士兵变超级战士!

在美国漫威公司风靡全球的《钢铁侠》系列科幻片中 , 主角为自己研制了一身钢铁战衣 , 使得自己变得力大无穷 , 并可以借助战衣上的特殊设备 , 上天入海 , 或是攻击敌人 。 在现实中 , 类似的钢铁战衣也正在研制中 , 它的正式名称是“人体负重外骨骼系统”(以下简称HULC) 。

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HULC是一种模仿人体结构特点设计的外穿型机械骨骼 。 它可以贴身穿在人体上 , 每当人体的躯干、四肢做一个动作时 , 机械骨骼系统便能感知人体的动作 , 经复杂的数据处理之后 , 控制芯片向外骨骼发送回馈信号 , 外骨骼相应的关节便同步与人体运动 。 实质上 , 机械骨骼是一套复杂的助力装置 , 只是与几十年前的机械助力装置相比 , 它的精确度、反应速度有了极大的增长 。 此外 , HULC系统控制的不是一两个关节 , 它整套系统拥有几十个甚至上百个活动关节 , 每个活动关节都要由传感器和计算机系统进行全自动的运动控制 , 这一点更是原始的机械助力装置无法相比的 。
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目前已经进入实验室测试的HULC装置是洛·马公司下属的伯克利仿生科技公司研制的产品 。 它可让士兵背负大约90公斤重物(HULC本身重量也达32千克) , 以10千米/小时的速度在多种地形中行进 , 并且毫不费力 , 实际上 , 就好像我们空手出去做一次饭后散步一样轻松 。
洛·马公司研制的HULC试验型号 , 整套系统由钛合金制成的机械腿、驱动装置及控制计算机 , 以及背部的负重部分、散热单元等组成 。 机械腿按照人体仿生学设计 , 结构简单 , 内部有液压传动装置和可像关节一样弯曲的结构 。
【现实版钢铁侠,未来士兵变超级战士!】
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人体负重外骨骼系统首先运用于军事领域 , 因为它可以大幅度提升单兵的战斗力 。
一是增强步兵的打击能力 。 装备HULC的士兵能携带更多的和火力更大的武器装备 , 就算一个普通身材的士兵 , 也完全可以像电影中的施瓦辛格一样 , 浑身挂满机枪手榴弹 。
二是提高防护能力 。 由于HULC的承载能力远超人体 , 装备HULC后 , 步兵就可以佩戴防弹等级更高、更厚重的防弹衣甚至是单兵装甲系统 , 将单兵防护提高到一个新的水平 。
三是提高机动能力 。 普通人走路的速度为4~6千米/小时 , 负重行军时还不能持续太长时间 。 装备HULC后 , 步兵的持续最大行走速度可达11千米/小时 , 爆发最大速度为16千米/小时 。
四是提高战场感知能力 。 HULC可以加装传感器系统 , 以加强士兵的战场态势感知能力;还可以加装卫星通信和定位装置 , 让每个士兵都成为一个网络通信节点
不过 , 与《钢铁侠》电影中表现的困难一样 , HULC也有同样的关键技术需求:能源(电源)供应问题 。 在《钢铁侠》中 , 托尼·斯塔克研制出了一个“方舟”反应堆(从其能量分析 , 可能是一个微型核聚变堆)来为钢铁战衣供电 。 但现实生活中没有托尼·斯塔克的“方舟” , 只有——上锂电 。
洛·马公司制造的HULC原型的动力源 , 是两块重3.6千克的锂聚合物电池 。 这样一个巨大的电池系统 , 也只可保证穿戴者以4.8千米/小时的速度 , 背负90千克重物连续行进一个小时 。 如果需要更快速地行走、做跳跃攀爬等动作 , 续航时间还会急剧缩小 。 电池耗尽之后 , 士兵必须回到战斗补给点更换电池 , 否则就只能脱衣裸奔了 。 此外 , HULC目前还有造价极其高昂的问题 。

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