都說機甲是男人的浪漫,這話一點都沒錯。在最近一期的「電影最TOP」中,知名UP主發條張特意做了一期關於機甲的電影專題,看的極智覺得酣暢淋漓。在節目中,他如此定義:「機甲是人類器官的延伸,主要是為增強人的能力而存在,外骨骼衣能夠遠程遙控,機甲沒有自由意志,這是它區別於機器人的地方。」
剛好一些目前我軍採用的最新裝備逐步曝光,也拉升了一波對軍用「黑科技」的關注,其中一款外骨骼機器人尤其吸睛,一度成為了熱門話題。那麼,我們今天也來聊一聊外骨骼裝甲,看看它目前發展到什麼程度,未來又有哪些前景。
外骨骼機器人的誕生與坎坷發展
其實輔助外骨骼裝置,在近200年前就開始有人設想過。1830年左右,有設計師曾經在插畫中描繪過相關的想像;1890年,一名叫 Nicholas Yagn的俄羅斯發明家就曾設計過一個「用外置骨架配合壓縮氣囊來增強人類運動能力」的輔助行走裝置,但是由於那個年代的技術限制,導致該設備並沒起到多大作用,反倒增加了更大的負重。不過,這種嘗試也為外骨骼機甲的發展邁出了重要一步。
隨後的100年中,可以說人類在外骨骼裝甲的領域也多次嘗試過,但都未能形成產業化,主要的原因是因為外骨骼所涉及的幾大領域「材料、機械結構、傳感、動力傳動、能源、控制「這幾大部分發展並不均衡。所以導致在某些時間點也有過不錯的概念產品出現,但卻因為成本、體積、操控性等等問題而遲遲得不到普及。
但外骨骼機甲的好處是那麼的顯而易見,人類又怎能棄之不顧?人類雖然站在食物鏈的頂端,但脆弱的身體結構卻成為了短板,如果能夠通過外骨骼裝甲大幅提升人體機能,有多少殘疾人士可以重獲行動的自由,產業線上的工人可以提升數倍的工作效率,又有多少前線的士兵可以提升單兵作戰能力且降低傷亡?
21世紀進入第二個十年,利好消息便接踵而來,外骨骼機甲所涉及的幾大領域均發展到了一定程度,終於可以將這種曾經更多存在在科幻作品中的神奇裝置實現產業化生產。
外骨骼機甲迎來春天?不,暫時還只是冰河消融
其實我們都知道,軍事工業是推動科技發展的重要力量,甚至說是核心力量也不為過。所以,我們現在使用的日常用品有不少的原型來源於軍工產品,只不過成本下降到一定程度便可以進入民用領域。
在2010年的新聞中,我們可以看到美國雷神公司推出的第二代軍用外骨骼系統,以現在的視角看,它還是有些笨重的,穿上這套機甲,士兵的能力將得到大幅提升,可以完成上千次伏地挺身,輕鬆舉起200磅的物體,單手劈開三英寸的木板。
而時間到了2020年,前段時間曝光的我軍的單兵外骨骼已經非常輕型化了,但仔細看資料,我軍目前使用的機械外骨骼是無動力源類型的純機械類機甲,最多只能減少負重體感30-50%,可外掛披掛裝甲。當前的核心目的,還是在不影響技戰術動作的前提下,儘量為士兵提供更多保護和更省力的操作,主要是應用在軍用後勤領域,並非戰鬥型機甲。
至於《明日邊緣》電影中阿湯哥所穿戴的那種戰鬥型機甲,Sarcos公司一直在迭代更新,2019年推出的電助力外骨骼已經非常接近於電影中的狀態,但嚴格意義來說,它的本質更像是機器人而非機甲(參看文章開頭的定義),此處就不展開講述了。
另外,輕便型純機械外骨骼和電動伺服外骨骼目前更多的運用在工業領域,比如汽車總裝、家電大3C和物流領域如空港航運、物流運輸,相對離普通人生活較遠,畢竟不是每個人都有機會站上汽車生產線或者成為機場地服的裝卸工人,此類外骨骼雖然起到了非常大的作用,但日常應用場景還是非常有限的。
雖然經過了100多年,我們終於有一些專業場景開始用到了機械外骨骼,但目前應用領域略窄,所以說外骨骼機甲是否真迎來了春天?極智個人認為,暫時還只是冰河消融,但是否可以繁花似錦,還需要看下面這一領域的應用前景,那就是——醫療器械。
醫療外骨骼,讓每個人擁有行動的自由
以醫療領域來看,隨著醫療需求的逐步增長,醫用外骨骼康復機器人逐漸成為康復機器人研究的一個重要方向,外骨骼康復機器人是中風、脊髓損傷引起的運動障礙康復訓練的重要技術手段和方法。根據美國市場調研機構WINTERGREEN RESEARCH的報告,康復機器人行業規模未來幾年將實現高速增長,2021年有望達到32億美元。
目前,我國的醫療康復外骨骼機器人行業發展迅速,包括大艾、邁步、尖叫科技、傅利葉智能等公司都是箇中翹楚,目前已經從單純的康復醫療逐漸過渡到腦機接口的開發。雖然市場尚在孵化期向爆發期醞釀,但一旦成本下降到一定程度,這一市場將會迅速引爆,對肢體殘障人士和中風後遺症人群的家屬來說,能夠讓患者陪著自己一起正常漫步,這是一個讓人憧憬的場景。
現階段,西安交大、帝國理工、墨爾本大學都有在做腦電方面的研究,而香港理工,則專注於經顱磁刺激和外骨骼機器人相結合的研究,這些都是目前世界上神經康復和機器人康復領域中非常前沿的方向。
總結:
外骨骼機甲目前已經走過了100多年的歷史,從畫師的手稿到實驗室的產品再到軍工領域的超級戰士,最終它會成為真正造福於普羅大眾的科技產品。我們相信,不需要再等待太久,這一市場將迎來屬於自己的黃金時代。