不久之前,笔者曾经讨论过我军外骨骼技术的发展现状,介绍一款七〇七所研制的外骨骼装备。七〇七所的这一款外骨骼系统的额定负重,35千克;额定搬运,50千克。在额定负重下单兵平均步速4.5千米/小时,可连续行走约20千米。其设计具有创新性,突破了结构设计与装配、多传感器信息采集与处理、人体动作意图捕获与识别、微小液压系统设计与控制、人机控制系统等一系列关键技术,初步实现了实用化要求。
就在笔者为中国“外骨骼”技术做保守估计的时候,一则消息的报出瞬间打消了笔者对于该项装备的保守估计。近日,据中国兵器工业集团的微信公众号发布的消息称,一款智能仿生、单人操作的军民两用多功能携行助力系统——“穿戴式外骨骼助力机器人”,在西北机电工程研究所研制成功,此款“外骨骼”系统属于中国第二代外骨骼系统。同时,中国兵器工业集团展出了该款外骨骼的实物照片,从照片中没我们可以看出,相较于第一代外骨骼系统,这款外骨骼系统精简程度惊人,其精致的外形,装备到人体上,感觉仅仅是背了一个薄薄的背包,没有了笨重的外形,使得其更贴近于实用。此款外骨骼系统设计新颖,“人机协同智能传感控制技术”、“人体运动适应性承载机构设计技术”、“轻小高效液压驱动技术”等核心关键技术已达到美国同类装备水平。友好的人机接触,令这款装备的使用不会过度影响士兵传统的技战术动作,可以大幅提高士兵的战斗力。
外骨骼系统是一种独特的机械系统,通过将强化的机械臂、机械腿、机械关节在人体外和人体进行连接,大大增强人体负重、行动的力量和持久力。外骨骼系统达到实战化需要,必须满足相关的技术要求。第一,外骨骼系统使用材料强度高,还要兼具韧性,当然轻量化是必须满足的条件,早期的是用钢和铝金属制作的,系统自重过大,不适宜作战使用,只有多使用复合材料、钛合金等轻质材料,才减少自重么走向实战化;第二,液压装置要满足较大动力输出而不会发生泄漏问题,同时要满足小型化设计;第三,外骨骼系统整体的关节部分要具备较大灵活度,外骨骼系统伴随士兵使用,必然会涉及诸多的战术动作,例如匍匐、跳跃等。这些动作都要求模仿人体关节的外骨骼关节足够灵活,尤其是人体肩关节、胯关节、脊柱等部位。因此,只有足够灵活的外骨骼系统才能满足实战化需要。第四,外骨骼系统的计算机人工智能控制系统一定要精密,并且响应速度及时,过快过慢都会影响到士兵的战力,甚至造成误伤。
综上所述,可以看出,一套完美的外骨骼系统是一系列小系统集成的结果,而我国目前进入到第二代外骨骼系统的研发,说明我国已经掌握了外骨骼系统的关键技术,未来设计出第三代外骨骼系统应该会非常快,让我们持续关注。(利刃/张阳)
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