外骨骼系统从科幻大片到现实应用,离我们越来越近。当使用者将这些外部装甲穿在身上时,不仅能获得力量,甚至可以解锁让人脑洞大开的新技能。用机械力量来弥补生理弱项,也许是最迅速且无害的人体化方案了。
次时代的机械骨架
按照老电影的桥段,一个人如果想迅速获得惊人的力量,往往要把灵魂出卖给撒旦。但是在很多科幻电影中,编剧们找到了新的机能提升法则,那就是外骨骼。早些年的《机械战警》《明日边缘》,最近的《阿丽塔》《流浪地球》,全都展现了这种助力装备。
有据可考的早期外骨骼计划,当属1965年由美国国防部牵头制造的Hardiman。士兵借助这套设备可以举起341千克的重物,但最终因为成本、负重的问题,它在原型机阶段就被否定了。它的失败,很大一部分原因要歸罪于“生不逢时”。随着传感技术、材料科技和控制系统的飞速发展,2000年之后,外骨骼正式迎来了第二春。
当我们把目光聚焦到刚刚结束的2019年CES(国际消费类电子产品展览会)上时,不难留意到花样百出的外骨骼黑科技。三星GEMS、本田步行助手、松下Atoun助力器……外骨骼设备俨然成了时下热门的科研趋势。
军民两开花
Hardiman失败之后,白宫并未死心。美国国防部高级研究计划局在2000年拿出5000万美金,资助那些研发军用外骨骼的公司,著名的HULC就诞生于这个时期。这套设备净重仅为24千克,但负载能力可达91千克。穿上它之后,士兵能以每小时5千米的速度连续走上3小时。由于性能优异,最后它被军火商洛克希德·马丁购入麾下。
2019年年初,美国海军也和一家外骨骼公司签下订单,采购了一批Guardian XO外骨骼,用于提升工人抗疲劳的能力。官方声称,穿上它之后普通工人可以轻松搬起90千克重的货物,且支持热插拔的电池能提供8小时的续航能力,这已经大幅超出了工人的单次工作时长。无论是士兵还是后勤,军队人员往往要面临高强度的任务,对于他们来说,外骨骼无疑是一种必需品。相比之下,它在民用行业的研发速度就没那么快了。最近几年,日本的很多公司开始钻研外骨骼技术,用于应对工人短缺的问题。松下的子公司Atoun推出的最新Y字形外骨骼设备,就是很典型的例子。它能感知穿戴者的每一个动作,从而调整辅助力度。其电池仅重4.5千克,将它穿在身上并不会太重,还可以为腰部提供10千克的助力。因为干重活而导致腰椎间盘突出的人不计其数,外骨骼的出现对于医疗行业而言也是一个福音。就现阶段而言,真正能做到商业化生产的外骨骼公司并不多。但它们为提升全民工作效率而做出的努力,值得每个人竖起大拇指。
二次站立,并非奇迹
也许是考虑到刚需的问题,更多的公司把目光锁定在残障人群身上。比如最有前瞻意义的外骨骼产品——HAL动力服,2018年就成功拿到了美国食品药品管理局(FDA)的准入许可。换句话说,这款设备已经可以在美国各大医院被用于瘫痪患者的康复治疗了。
当你想迈出步子时,大脑会发出生物信号,这一信息将被绑在大腿上的检测器迅速识别,而后HAL动力服就能以自然且精确的动作,带着患者缓慢行走。三星的GEMS及本田的步行助手,原理与之大同小异。对于那些想走路却无法行动的朋友来说,外骨骼可以帮助他们回归自主的生活。
外骨骼最理想的状态是“出一分力气,得十分效果”,虽然它们没有达到这一高度,但定向削减任务难度已是常规操作。外骨骼的另一个特征,是具有大量的传感器系统。所以患者的力量变化、康复情况、锻炼进度等信息,理论上也可以通过App加以呈现。在可以预见的未来几年内,医疗康复仍将是外骨骼科学的主战场。
军队、医疗、救援、仓储……外骨骼正以惊人的速度,在各个领域落地生根。这种“铁包肉”的进化不仅足够安全,而且是完全可逆的。哪怕你有一天不想再做“全村的希望”,你也可以随时把它卸下来。
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