嫦5返回現場驚現「鋼鐵俠」！我軍以裝備，外骨骼時代要來了？

又見外骨骼！

在這次「嫦娥五號」返回艙回收過程中，我們又看到兩名搜索隊員，在搬運外骨骼的幫助下，快速完成了夜間搜索定位任務，這是外骨骼系統首次參加航天探索活動，算是本次任務的一個小亮點。

▲ 搜索人員穿戴搬運外骨骼進行夜間回收作業演練

（圖源：環球網）

這套外骨骼分上、下兩個肢體模塊，能為穿戴者提供臂力、腰肌和臀大肌助力，所搭載的智能步態分析算法會根據穿戴者的肢體動作，實時調節出與之相適應的助力數值，即可靠又智能。

▲ 研發的搬運外骨骼（圖源：環球網）

其實外骨骼這個概念一直不溫不火，它的原理和功能並不複雜，但始終沒有進入大規模應用階段，因此關注度並不高，很多人對它也是一知半解。

然而在這次「嫦娥五號」的回收工作中，外骨骼頗具未來和科技感的成功應用，似乎昭示著這項技術已經由概念演示走向成熟階段。

要知道回收現場的氣溫低於零下30度，還有超過10釐米的積雪，光是走路就很費勁了，還要徒步將100多斤的設備從直升機上搬過去，可見外骨骼幫了大忙。

本期內容，小兵兵就和大家聊聊外骨骼的歷史、現狀、困境與前景，尤其是軍事領域的相關應用，以及它將如何改變我們的生活。

歷史小故事

你可能想像不到，最早的外骨骼概念誕生於1890年，俄羅斯工程師尼古拉斯·雅格設計出一種輔助步行裝置，它由壓縮氣體和木製彈力骨架提供回彈助力，幫助穿戴者在行走時節省力氣，加快速度。

▲ 輔助步行裝置的專利申請文件

1917年，美國發明家萊斯利·凱利設計了「計步器」裝置，它利用蒸汽驅動的仿生金屬韌帶提高穿戴者的奔跑速度。

▲ 計步器的專利申請文件

到1960年代，通用電器和美國陸軍聯合研製了「哈迪曼」動力外骨骼，它被設計為給穿戴者提供680公斤的額外負重能力，許多美國報紙將其稱為「金屬超人」。

可惜這個項目並不成功，因為當時的技術無法讓穿戴者輕鬆操作巨大而笨重的機械臂，再加上遲鈍的關節反應，「哈迪曼」每小時只能行進3.2公裡，毫無實用性可言。

▲ 通用電氣的工程師測試「哈迪曼」

機械臂宛如巨大的螯

但是俗話說得好，失敗是成功的親娘，這次笨拙而滑稽的大膽嘗試，為日後外骨骼的基本定義畫出了一個清晰的輪廓：具有可操作性與力量強化。

全球首個使用電能驅動外骨骼「Lifesuit」，由美國陸軍遊騎兵蒙蒂·裡德發明，這老哥跳傘的時候不幸摔傷，住院康復期間受科幻小說《星河戰隊》啟發，萌生了自己發明外骨骼的想法。

▲ Lifesuit使用電池供電

能讓穿戴者舉起92千克的重物

沒錯，就是那個滿屏幕大蟲子亂竄，血腥暴力大尺度但非常好看的《星河戰隊》。

▲ 《星河戰隊》是小說改編電影的教科書級範例

創造了非常經典的外星人形象

軍事應用

對於軍隊來說，能同時提高士兵負重、力量和速度的裝置簡直不要太香，進入軍用領域也是必然的。

美國國防高級研究計劃局於2011年開始研發戰鬥型外骨骼系統，這個項目最終成為多家企業共同參與的長期性招標競賽，小兵兵給大家列舉幾個比較有代表性的參賽設計。

雷神與薩科斯公司聯合研發的XOS2，能長時間舉起200磅（90千克）的重物，折斷三英寸（7.6釐米）厚的木板↓

EKSO與洛馬推出的「通用負載搬運器」（HULC），也可承載90千克重量，且不會給穿戴者帶來壓力，提供最高11公裡/小時的移動速度，還配有空調系統和傳感器↓

最受美軍青睞的設計是洛馬公司研發的Onyx「瑪瑙」下肢助力系統，它能提高士兵在崎嶇地形中的機動性，減輕身體疲勞與肌肉壓力↓

在洛馬拍攝的宣傳片中，穿戴瑪瑙的測試員人可以抱著沉重的155毫米炮彈輕鬆爬上30°斜坡，或背負40磅（18千克）裝具快速登上7樓，效能十分明顯。

另一個獲獎設計是Dephy公司的Exo-boot腳踝支撐設備，其主要功能是在士兵穿戴外骨骼負重機動時保護踝關節，防止崴腳扭傷，可與洛馬的Onyx助力系統組合使用↓

▲ 這東西……看起來好像很簡陋

美國人那邊玩的不亦樂乎，我兔也沒當看客。

在去年陸軍舉辦的「超能勇士-2019」單兵外骨骼系統挑戰賽中，有近百支代表全國各科研機構、院校和企業的隊伍，帶著自己研製的外骨骼參賽。

比賽要求士兵穿戴外骨骼後，額外負重25公斤並行軍5公裡，限時完成穿越起伏路面、碎石地、翻越臺階、攀爬繩索等7個項目，最終在5分鐘內完成總重375公斤的彈藥搬運，以測試外骨骼提高負重能力、減輕體力負擔與緩解疲勞的性能。

除了中美，俄羅斯、澳大利亞等國也積極投了相關研究，證明外骨骼的使用前景已經被廣泛認可。

▲ 俄羅斯Rostec公司開發的外骨骼概念

遺憾的是，世界各國的單兵外骨骼系統還處在初步發展階段，性能遠達不到科幻電影《流浪地球》或《明日邊緣》中的那樣，集生存保障、力量強化、靈敏感知等功能於一身。

▲ 電影《明日邊緣》中的戰鬥外骨骼

目前有幾個典型的技術障礙。

1、傳感器速度不夠靈敏，操作者本身的動作與系統反饋存在一定延遲，士兵行動的幅度和速度比較受限。

▲ 澳大利亞陸軍研發的DSTO外骨骼系統

2、動力持續性差，外骨骼要想達到理想中的強化效果，所需要的動力至少要和小型摩託車相當，可現階段的電驅技術無法滿足這一點。

相比內燃機，鋰電池已經非常輕便、小巧，但對於單兵來說還是太重，而且易燃易爆，需要頻繁充電，無法適應瞬息萬變的戰場環境。

3、讓前線士兵普遍裝備外骨骼將花費巨額預算，還會給後勤造成很大壓力。

像頭盔、戰術背心、步槍這樣的單兵裝備都有標準尺寸，但外骨骼可能需要和衣服、靴子一樣設定不同的尺碼，生產、維護和前線調配都是麻煩，只能以降低功能性來換取生產簡化。

美國特種作戰司令部2013年開始研製的TALOS——戰術突擊服就是因為這些問題而下馬，現階段的動力方案顯然不支持全身防彈裝甲、盔顯等複雜功能。

▲ 為陸戰隊研發的TALOS

四等人好不容易闊氣一回還沒闊氣成

外骨骼的實際應用水平，仍然停留在提高上下肢力量、減輕人員負擔的層面，但達成這一點已經很不容易。

想在現實生活中看到《流浪地球》的外骨骼系統，恐怕還需要很多年。

不過中國軍工人想到了變通的辦法：有動力的難攻克，那咱們可以先上無動力的啊。

據央視軍事12月10日報導，西藏邊防戰士有新利器了——單兵外骨骼，可以利用這項"黑科技"來進行困難的物資補給。

這款列裝部隊的單兵外骨骼，是由中國兵器集團研製的外骨骼系統，分為上肢機構和下肢機構，是純機械式助力。系統總重量小於5千克，最快穿戴時間不高於2分鐘，最快解脫時間不超過30秒，行走時肩部可減輕30%的重量，站立時肩部可減輕50%的重量。

前景大好民用發展

然而雖然軍隊中外骨骼還沒達到理想要求，但外骨骼在民用領域的前景同樣不可限量，而且民用版的實用化進程明顯更快一些。

今年4月，網上出現一張餓了麼騎手穿戴外骨骼系統，一次性背負三個外賣箱子的照片，這玩意兒就是主流的助力外骨骼。

研製公司傲鯊智能還做了更為細緻的產品線分類，囊括MAPS-U（上肢），HEMS-L（腰部），HEMS-GS（下肢），分別對應不同的使用場景。

Emmmmm……難道《死亡擱淺》中的快遞員要走進現實了？胖兵倒是想知道最多能疊幾個箱子

▲ 「溫馨提示：您的快遞已經完蛋」

2015年，日本ATOUN公司研製腰部外骨骼「ATOUN MODEL A」一經上市就廣受好評，多家日本物流公司已開始使用。

這款設備通過肌肉壓力傳感器分析穿戴者的動作，讓伺服馬達帶動設備幫助工人完成下蹲、起身等動作，減輕人力負擔。

還有這款由美國SuitX公司和加州大學伯克利分校合作開發的外骨骼Phoenix，它能輔助殘疾人行走或搬運重物。

SuitX的新款產品MAX則專為建築工人設計，旨在幫助他們輕鬆完成繁重的體力勞動，預防腰肌勞損、跌打扭傷。

在可預見的未來，外骨骼的受益者將不僅是騎手、工人和殘障人士，技術進步還會繼續改善我們所有人的生活。

不過小兵兵擔心，外骨骼會和各種算法一樣，從提供便利的發明變成資本壓榨打工人的工具，也許「搬磚」將不再是底層體力勞動的戲稱，而是貧窮的代名詞。

至於它的利弊到底幾何，我們只能讓時間來慢慢證明。

參考資料：

環球網：中國「鋼鐵俠」抱起「嫦娥」

央廣軍事：「超能勇士-2019」比武：現實版「鋼鐵俠」震撼來襲！

Army-Technology：US Army trials exoskeletons for military use——Talal Husseini

Lockheed Martin：Strength To Go The Distance

Forbes：Why Military Exoskeletons Will Remain Science Fiction——Vikram Mitta