外骨骼防弹衣革新,未来士兵的超级装备解析
军队在人类生活的各个方面都会使用新技术。开发一套符合士兵要求的全身防弹衣很困难。外骨骼防护系统是现代防弹衣系统中最伟大的创新之一。
长期以来,外骨骼制造商一直因技术落后而受挫。要使一套外骨骼防弹衣对穿戴者的指令或动作做出反应,所需的处理过程对于计算机而言过于困难。即没有便携式的能源,也没有可用的执行器。驱动外骨骼运动的电肌肉过于脆弱且笨重,无法像人体一样正常运作。尽管如此,军队领导人对拥有机械化装甲的超级士兵的前景仍充满幻想,科学家和设计师们也不断探索这种可能性,最终促使外骨骼防弹衣设计专项得以开发。
外骨骼防护系统是一种可穿戴的移动系统,它利用电机、气动装置、杠杆、液压装置和多种技术的组合作为驱动力,使肢体能够以更大的力量和耐力进行移动。其设计提供背部支撑、检测用户动作,并向传动电机发送信号。外骨骼为肩部、腰部和大腿提供支撑,同时在搬运和抓取重物时辅助移动,将人们所承受的背部压力降到最低。
外骨骼分为被动式和主动式。主动式外骨骼与被动式外骨骼的不同之处在于,前者由电动机、气动装置、杠杆、液压装置和多种技术的组合提供动力,而后者则不是。不过,被动式外骨骼也能为用户提供机械动力,这与主动式外骨骼类似。这也阐明了矫形器和支架(外骨骼与内骨骼)之间的区别。矫形器支持肌肉工作,在最佳情况下,可帮助恢复肌肉功能。
人体重量被分散到装有电机的外骨骼腿上。除了为电机供电外,电池还为通信系统、直接安装在头盔上的夜视装置以及液体冷却系统供电。
外骨骼适用于身体的某些特定部位,比如它们可以仅为一只手、一条腿甚至整个身体而制造,并且能够帮助身体穿戴全身或部分外骨骼。上肢(包括胸部、头部、背部或肩部)的外骨骼被称为上身外骨骼。下肢(如大腿、小腿或臀部)的外骨骼被归类为下身外骨骼。除此之外,还有针对单个肢体和关节的外骨骼,包括膝盖、脚踝、手、手臂、脚和其他关节的外骨骼。还有一个之前类别中未涉及的外骨骼分类,就是刚性外骨骼。
刚性外骨骼的结构组件由硬质材料制成,并固定在用户身上,例如金属、聚合物、纺织品或其他材料。软性外骨骼(也称为外骨骼服)则使用允许组分自由移动的材料制成。