如果說人工智能是人類器官的延伸,那么外骨骼技術(shù)則是直接強(qiáng)化人類自身。這項(xiàng)技術(shù)為增強(qiáng)人類力量、提升工作效率和治療運(yùn)動(dòng)障礙提供了諸多可能性。外骨骼技術(shù)的發(fā)展重新定義了人類在工作和生活中的能力邊界——通過穿戴設(shè)備實(shí)現(xiàn)超人力量,其基于機(jī)械工程、材料科學(xué)、電子技術(shù)和生物力學(xué)的突破為契機(jī),伴隨著“增強(qiáng)力量”在提升體力、改善運(yùn)動(dòng)能力、輔助康復(fù)等方面的不斷進(jìn)步,推動(dòng)著人類在工作和生活中的狀態(tài)不斷向高效能狀態(tài)轉(zhuǎn)變,引發(fā)了一場“增強(qiáng)效率”的技術(shù)革命。從工業(yè)外骨骼到醫(yī)療康復(fù)外骨骼,從軍事應(yīng)用到民用輔助,這些技術(shù)的發(fā)展為我們打開了一扇門,通往一個(gè)可能擁有超常體力和運(yùn)動(dòng)能力的未來。本文將深入探討外骨骼技術(shù)的定義分類及技術(shù)原理、發(fā)展由來及研究現(xiàn)狀、軍事應(yīng)用前景,旨在提供一個(gè)全面的視角,以理解外骨骼技術(shù)如何塑造我們的未來世界。
外骨骼技術(shù)的定義 外骨骼技術(shù),也可稱之為“外骨骼機(jī)器人”(Exoskeleton Robot),是一種模仿生物外骨骼結(jié)構(gòu)的機(jī)電一體化的裝置技術(shù),通過機(jī)械結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、傳感技術(shù)與控制算法的協(xié)同作用,為穿戴者提供支撐、運(yùn)動(dòng)輔助或力量增強(qiáng)功能。其本質(zhì)是“人機(jī)結(jié)合”的可穿戴機(jī)器人,能夠與人體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)實(shí)時(shí)協(xié)調(diào),從而擴(kuò)展人體物理能力或修復(fù)運(yùn)動(dòng)功能。早期的外骨骼技術(shù)起源于軍事領(lǐng)域,隨著傳感器、材料科學(xué)及人工智能的發(fā)展,外骨骼逐漸應(yīng)用于醫(yī)療康復(fù)、工業(yè)助力和特種作業(yè)等領(lǐng)域,成為提升人類機(jī)能的重要工具。
外骨骼技術(shù)的分類 外骨骼技術(shù)可根據(jù)功能、應(yīng)用領(lǐng)域及結(jié)構(gòu)部位進(jìn)行分類。
按功能劃分。增強(qiáng)型外骨骼:這類外骨骼的主要功能是增強(qiáng)穿戴者的身體力量或耐力,它們特別適用于那些需要承受高負(fù)荷體力勞動(dòng)的場景,例如軍事領(lǐng)域中的負(fù)重任務(wù),以及工業(yè)生產(chǎn)中的搬運(yùn)工作。美國雷神公司開發(fā)的XOS系列外骨骼,能夠顯著減少士兵在執(zhí)行任務(wù)時(shí)的體力消耗,從而提高作戰(zhàn)效率和持久力。康復(fù)型外骨骼:這類外骨骼是專門為那些遭受中風(fēng)、脊髓損傷等導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)功能障礙的患者設(shè)計(jì)的,它們通過模擬正常的步態(tài)訓(xùn)練和提供神經(jīng)刺激,幫助患者逐步恢復(fù)運(yùn)動(dòng)能力。其中,日本Cyberdyne公司推出的HAL外骨骼和以色列ReWalk公司研發(fā)的下肢外骨骼是這一領(lǐng)域的代表產(chǎn)品,它們?cè)趲椭颊呖祻?fù)方面取得了顯著成效。作業(yè)型外骨骼:這類外骨骼專注于滿足特定工作環(huán)境下的操作需求,例如在深海作業(yè)、消防救援等特殊場合中。它們強(qiáng)調(diào)的是對(duì)外部環(huán)境的適應(yīng)性和穿戴者的安全保障。這些外骨骼通常會(huì)配備先進(jìn)的傳感器和控制系統(tǒng),以確保穿戴者在執(zhí)行任務(wù)時(shí)的安全性和效率。
根據(jù)結(jié)構(gòu)部位劃分。上肢外骨骼:這種類型的外骨骼覆蓋了人體的肩部、肘部以及腕部等關(guān)鍵關(guān)節(jié),主要功能是輔助手臂承擔(dān)重物或者進(jìn)行精細(xì)的操作任務(wù)。這類外骨骼在物流搬運(yùn)以及手術(shù)輔助等場景中得到了廣泛的應(yīng)用。下肢外骨骼:下肢外骨骼則主要覆蓋人體的髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)以及踝關(guān)節(jié)等部位,主要用于行走訓(xùn)練或者為行走提供助力。這種外骨骼在康復(fù)訓(xùn)練以及軍事領(lǐng)域中有著重要的作用。
按驅(qū)動(dòng)方式劃分。電機(jī)驅(qū)動(dòng):這種驅(qū)動(dòng)方式的特點(diǎn)是響應(yīng)速度快,控制精度高,能夠迅速準(zhǔn)確地執(zhí)行各種操作指令。然而,電機(jī)驅(qū)動(dòng)也存在一些局限性,如體積和重量上的限制,可能會(huì)對(duì)設(shè)備的設(shè)計(jì)和布局造成一定的影響。液壓(氣壓)驅(qū)動(dòng):液壓和氣壓驅(qū)動(dòng)方式以其強(qiáng)大的輸出力而著稱,能夠提供巨大的動(dòng)力來驅(qū)動(dòng)重型機(jī)械和設(shè)備,廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)場景中。不過,這種驅(qū)動(dòng)方式也伴隨著一些問題,例如能量損耗較高,或者響應(yīng)速度可能會(huì)有所滯后。
外骨骼技術(shù)的核心原理 外骨骼技術(shù)作為人機(jī)協(xié)同領(lǐng)域的典型代表,其核心在于傳感、控制、驅(qū)動(dòng)這三大系統(tǒng)的緊密配合與高效協(xié)同工作。此外,還需要結(jié)合意圖識(shí)別技術(shù)和自適應(yīng)算法,以形成一個(gè)完整的閉環(huán)控制機(jī)制,從而確保外骨骼裝置能夠準(zhǔn)確、及時(shí)地響應(yīng)使用者的意圖和動(dòng)作。
傳感系統(tǒng)。傳感系統(tǒng)就猶如外骨骼的“器官”,能夠?qū)崟r(shí)收集捕捉人體信號(hào)。其中,物理量傳感器在這一系統(tǒng)中扮演著至關(guān)重要的角色。通過使用陀螺儀、壓力傳感器等先進(jìn)的設(shè)備,能夠精確地采集到人體運(yùn)動(dòng)時(shí)的位置、角度、扭矩等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。然而,這些傳感器在數(shù)據(jù)采集過程中可能會(huì)遇到信號(hào)滯后的問題,這在一定程度上影響了外骨骼裝置的響應(yīng)速度和精確度。生物量傳感器則從另一個(gè)維度捕捉人體運(yùn)動(dòng)的意圖,通過肌電(EMG)、腦電(EEG)等生物電信號(hào),能夠直接解讀使用者的生理信號(hào),從而推斷出其運(yùn)動(dòng)意圖。盡管這種方法在理論上非常先進(jìn),但在實(shí)際應(yīng)用中,生物量傳感器對(duì)環(huán)境噪聲非常敏感,且需要復(fù)雜的高精度建模來確保信號(hào)的準(zhǔn)確解讀,這些都是目前技術(shù)發(fā)展需要克服的挑戰(zhàn)。
控制系統(tǒng)。作為外骨骼的“大腦”,控制系統(tǒng)通過整合來自多個(gè)傳感器的數(shù)據(jù),并運(yùn)用智能算法(例如機(jī)器學(xué)習(xí))來預(yù)測用戶的意圖?;谶@些預(yù)測,控制系統(tǒng)能夠生成精確的運(yùn)動(dòng)指令,從而指導(dǎo)外骨骼的運(yùn)動(dòng)。以邁步機(jī)器人為例,它采用了自適應(yīng)算法來調(diào)節(jié)輔助力度,確保能夠根據(jù)用戶的不同康復(fù)階段和具體需求提供恰當(dāng)?shù)闹С?。隨著技術(shù)的進(jìn)步,分布式控制架構(gòu)正在逐漸取代傳統(tǒng)的集中式設(shè)計(jì)。這種新型架構(gòu)通過將控制任務(wù)分散到多個(gè)處理單元,有效降低了中央處理器的負(fù)載,同時(shí)顯著提升了系統(tǒng)的響應(yīng)速度和可靠性。
驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。在外骨骼技術(shù)的動(dòng)力系統(tǒng)中,電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和液壓(氣壓)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是兩種主要的實(shí)現(xiàn)方式,它們各自擁有獨(dú)特的特點(diǎn)和適用的場景。電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通過旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)或電動(dòng)推桿將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,其結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單,便于集成和控制。然而,在設(shè)計(jì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)時(shí),工程師們需要在功率輸出和重量之間找到一個(gè)恰當(dāng)?shù)钠胶恻c(diǎn),以確保外骨骼設(shè)備的便攜性和高效能。液壓(氣壓)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)特別適用于那些需要承載大負(fù)載的場景,能夠提供強(qiáng)大的力量輸出。但是這種驅(qū)動(dòng)方式的效率相對(duì)較低,并且對(duì)溫度變化較為敏感,尤其是在復(fù)雜和變化的環(huán)境中,這些因素可能會(huì)對(duì)系統(tǒng)的性能產(chǎn)生影響。例如,在極端的溫度條件下,液壓(氣壓)驅(qū)動(dòng)的性能可能會(huì)出現(xiàn)波動(dòng),這需要通過額外的溫度補(bǔ)償機(jī)制來解決。此外,液壓(氣壓)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)和維護(hù)上可能比電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)更為復(fù)雜,這增加了系統(tǒng)的整體成本。
意圖識(shí)別技術(shù)和自適應(yīng)算法。外骨骼系統(tǒng)的智能化發(fā)展,還高度依賴于意圖識(shí)別技術(shù)與自適應(yīng)算法的協(xié)同創(chuàng)新。當(dāng)前主流意圖識(shí)別路徑可分為兩類:生物電信號(hào)直接解析與力學(xué)信號(hào)間接推斷。
在直接識(shí)別領(lǐng)域,基于肌電(EMG)或腦電(EEG)信號(hào)的生物接口技術(shù)通過解碼神經(jīng)肌肉系統(tǒng)的電生理特征實(shí)現(xiàn)意圖直譯,典型應(yīng)用包括非侵入式腦機(jī)接口(BCI)和表面肌電控制系統(tǒng)。雖然這類技術(shù)具備毫秒級(jí)響應(yīng)優(yōu)勢(shì),但需克服信號(hào)信噪比低(通常小于10dB)、個(gè)體生理差異顯著(約30%用戶存在信號(hào)衰減異常)以及動(dòng)態(tài)環(huán)境干擾(60Hz工頻干擾等)三大技術(shù)瓶頸。美國NeuroLutions公司研發(fā)的腦控外骨骼已實(shí)現(xiàn)85%的動(dòng)作識(shí)別準(zhǔn)確率,但仍需配合個(gè)性化校準(zhǔn)算法消除個(gè)體生物阻抗差異(±15%)。
在間接識(shí)別領(lǐng)域,基于多軸力傳感器(采樣頻率≥1kHz)和慣性測量單元(IMU)的力學(xué)特征分析方法,通過建立生物力學(xué)模型(如OpenSim仿真平臺(tái))反推運(yùn)動(dòng)意圖。日本Cyberdyne公司的HAL外骨骼采用該方案,其分布式壓力傳感網(wǎng)絡(luò)可實(shí)時(shí)檢測地面反作用力分布(分辨率達(dá)0.1牛/平方厘米),結(jié)合逆向動(dòng)力學(xué)算法推算關(guān)節(jié)扭矩需求。此方法雖成本較腦機(jī)接口降低約40%,卻面臨環(huán)境干擾敏感(溫度漂移達(dá)±0.5%每攝氏度)和運(yùn)動(dòng)模式泛化性不足的挑戰(zhàn),最新研究通過引入對(duì)抗生成網(wǎng)絡(luò)(GAN)構(gòu)建虛擬訓(xùn)練環(huán)境,將跨場景識(shí)別率提升至78%。值得關(guān)注的是,多模態(tài)融合技術(shù)(如EMG-IMU聯(lián)合感知)正成為突破單一傳感局限的新方向,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示其綜合識(shí)別精度可達(dá)92.3±1.7%。
為實(shí)現(xiàn)人機(jī)運(yùn)動(dòng)協(xié)同,自適應(yīng)算法需攻克時(shí)變系統(tǒng)動(dòng)態(tài)匹配難題。德國Bionic Robotics實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的變阻抗控制算法,通過在線慣量辨識(shí)(更新頻率500Hz)和導(dǎo)納參數(shù)自適應(yīng)調(diào)節(jié),使膝關(guān)節(jié)協(xié)同誤差降低至0.8°以內(nèi)。柔性驅(qū)動(dòng)技術(shù)的突破更為顯著:采用McKibben型氣動(dòng)肌肉(收縮率≥35%)配合形狀記憶合金(應(yīng)變恢復(fù)率98%)的復(fù)合關(guān)節(jié),在保證200N輸出力的同時(shí),實(shí)現(xiàn)類生物組織的柔順特性(剛度調(diào)節(jié)范圍0.5~5千牛/米)。臨床數(shù)據(jù)顯示,搭載這些技術(shù)的康復(fù)外骨骼可使卒中患者步態(tài)對(duì)稱性改善41%,代謝消耗降低23%,標(biāo)志著外骨骼系統(tǒng)正從機(jī)械助力向生物融合方向演進(jìn)。
發(fā)展由來 外骨骼技術(shù)的概念源于仿生學(xué),其核心是通過可穿戴機(jī)電設(shè)備增強(qiáng)或輔助人體機(jī)能。從早期的軍事需求到現(xiàn)代醫(yī)療與工業(yè)應(yīng)用,外骨骼技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了百余年的探索與迭代,逐步從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化,成為多學(xué)科交叉的前沿領(lǐng)域。
技術(shù)萌芽(19世紀(jì)末—20世紀(jì)中葉),外骨骼的雛形最早可追溯至1890年俄羅斯發(fā)明家尼古拉斯·亞根設(shè)計(jì)的壓縮空氣動(dòng)力裝置,1917年美國開發(fā)了蒸汽動(dòng)力外骨骼原型,但受限于能源與控制技術(shù),未實(shí)現(xiàn)實(shí)際應(yīng)用。
軍事驅(qū)動(dòng)與初步探索(1960年—2000年),20世紀(jì)60年代,美國軍方主導(dǎo)了外骨骼技術(shù)的早期研發(fā),例如通用電氣的“Hardman”系統(tǒng),其具備30個(gè)關(guān)節(jié),可助力士兵負(fù)重1500磅,但因體積龐大、能耗高,難以實(shí)用。同期,康奈爾大學(xué)等研究機(jī)構(gòu)開始探索人體增強(qiáng)技術(shù),奠定了外骨骼仿生學(xué)基礎(chǔ)。
技術(shù)突破與商業(yè)化(2000年至今),隨著材料學(xué)、傳感器、控制算法的進(jìn)步,外骨骼進(jìn)入快速成長期。以色列ReWalk于2001年推出首款獲美國FDA認(rèn)證的醫(yī)療外骨骼,用于下肢癱瘓患者康復(fù);日本CYBERDYNE的HAL系統(tǒng)于2004年通過腦電信號(hào)實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互;美國Ekso Bionics于2005年將軍用技術(shù)延伸至醫(yī)療與工業(yè)領(lǐng)域。2010年后,柔性材料與AI技術(shù)的引入進(jìn)一步提升了穿戴舒適性與人機(jī)協(xié)同性,推動(dòng)外骨骼向民用市場滲透。
研究現(xiàn)狀 當(dāng)前,外骨骼技術(shù)的研究與應(yīng)用呈現(xiàn)區(qū)域化特征,美國、歐洲和日本憑借技術(shù)積累與產(chǎn)業(yè)布局占據(jù)領(lǐng)先地位。
美國:軍事與醫(yī)療雙輪驅(qū)動(dòng)。美國的外骨骼技術(shù)以軍事需求為起點(diǎn),逐步拓展至醫(yī)療與工業(yè)領(lǐng)域。國防高級(jí)研究計(jì)劃局(DARPA)長期資助外骨骼項(xiàng)目,如“勇士織衣”柔性外骨骼,結(jié)合哈佛大學(xué)研發(fā)的輕量化碳纖維結(jié)構(gòu),顯著提升士兵負(fù)重能力。民用領(lǐng)域,Ekso Bionics與福特汽車合作,推出新一代EksoVest Pro上肢外骨骼,采用AI算法實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)助力強(qiáng)度,幫助工人完成高頻率舉重作業(yè),減少肌肉疲勞損傷,截至2024年已在全美15家工廠部署。醫(yī)療方面,美國FDA對(duì)康復(fù)外骨骼的審批寬松,推動(dòng)ReWalk、SuitX等企業(yè)產(chǎn)品快速落地,覆蓋脊髓損傷與中風(fēng)康復(fù)場景。此外,美國在這一技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展不僅僅局限于上述幾個(gè)項(xiàng)目和企業(yè),還有眾多研究機(jī)構(gòu)和公司正在積極研發(fā)和測試新的外骨骼技術(shù)。例如,Lockheed Martin公司開發(fā)的HULC外骨骼,旨在為士兵提供額外的力量和耐力,以應(yīng)對(duì)長時(shí)間的行軍和戰(zhàn)斗任務(wù)。而在醫(yī)療領(lǐng)域,除了FDA的積極態(tài)度外,一些私人醫(yī)療機(jī)構(gòu)和大學(xué)也在進(jìn)行外骨骼技術(shù)的研究和應(yīng)用,以幫助患者進(jìn)行更有效的康復(fù)訓(xùn)練。這些努力共同推動(dòng)了美國外骨骼技術(shù)的快速發(fā)展,并在多個(gè)領(lǐng)域取得了顯著的成果。
歐洲:產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新。歐洲注重基礎(chǔ)研究與產(chǎn)業(yè)化結(jié)合。瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院自2016年起主辦“半機(jī)械人奧運(yùn)會(huì)”,通過競賽推動(dòng)外骨骼技術(shù)的人機(jī)交互突破。英國Rex Bionics開發(fā)的Rex系統(tǒng)專注于全癱患者康復(fù),結(jié)合仿生算法實(shí)現(xiàn)自然步態(tài)模擬。此外,歐盟通過政策支持康復(fù)醫(yī)療體系,鼓勵(lì)外骨骼在老齡化社會(huì)的應(yīng)用,如德國Hocoma公司開發(fā)的Lokomat系統(tǒng)已納入部分醫(yī)保范疇。在歐洲,產(chǎn)學(xué)研的緊密合作不僅限于學(xué)術(shù)界和工業(yè)界,還包括政府的積極參與。這種合作模式促進(jìn)了技術(shù)創(chuàng)新和知識(shí)轉(zhuǎn)移,加速了科技成果的商業(yè)化進(jìn)程。例如,法國國家科學(xué)研究中心與多家企業(yè)合作,共同研發(fā)用于殘疾人輔助的智能穿戴設(shè)備。同時(shí),歐洲各國政府通過提供資金支持、稅收優(yōu)惠等措施,為創(chuàng)新項(xiàng)目提供了良好的發(fā)展環(huán)境。這些政策不僅有助于推動(dòng)外骨骼技術(shù)的發(fā)展,也為其他高科技領(lǐng)域的創(chuàng)新提供了借鑒。
日本:醫(yī)療康復(fù)與工業(yè)應(yīng)用并重。日本以外骨骼的“人性化設(shè)計(jì)”著稱。CYBERDYNE的HAL系統(tǒng)通過生物電信號(hào)捕捉用戶運(yùn)動(dòng)意圖,實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)助力,廣泛應(yīng)用于醫(yī)療康復(fù)領(lǐng)域。2024年,HAL系統(tǒng)通過印度尼西亞衛(wèi)生部審批,新增東南亞市場,其單關(guān)節(jié)型“Medical HAL”針對(duì)老年肌少癥患者,2023年銷量同比增長35%,覆蓋日本80%的康復(fù)機(jī)構(gòu)。工業(yè)領(lǐng)域,松下公司于2024年推出第三代“Assist Suit AWN-03”,重量僅4.2千克,采用碳纖維與柔性傳感器融合技術(shù),助力物流工人搬運(yùn)15公斤貨物,已在豐田工廠規(guī)模化應(yīng)用。政府也通過“機(jī)器人新戰(zhàn)略”推動(dòng)外骨骼技術(shù)的社會(huì)化普及。統(tǒng)計(jì)資料顯示,2023年,日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省撥款200億日元補(bǔ)貼醫(yī)療機(jī)構(gòu)采購?fù)夤趋涝O(shè)備,并推動(dòng)養(yǎng)老院引入HAL系統(tǒng),目標(biāo)在2025年前覆蓋50%的老年護(hù)理設(shè)施。
單兵作戰(zhàn)能力的范式革新。外骨骼系統(tǒng)正重塑現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的單兵作戰(zhàn)單元效能。美軍主導(dǎo)的戰(zhàn)術(shù)突襲輕甲作戰(zhàn)服(TALOS)項(xiàng)目,通過集成液壓驅(qū)動(dòng)的外骨骼與先進(jìn)的納米裝甲技術(shù),顯著提升了士兵的負(fù)重能力,使其能夠攜帶超過90公斤的裝備,同時(shí)保持了在復(fù)雜地形中以5千米/小時(shí)的速度進(jìn)行越野機(jī)動(dòng)的能力。另一方面,俄羅斯軍方正在測試的Ratnik-3系統(tǒng),通過使用肌電傳感器,實(shí)現(xiàn)了對(duì)士兵動(dòng)作的快速響應(yīng),響應(yīng)時(shí)間僅為0.2秒,這大大提升了單兵火力投射的效率,達(dá)到了300%的提升。而更具革命性的技術(shù)是腦機(jī)接口外骨骼。例如,法國的Hercule項(xiàng)目,通過解析EEG(腦電圖)信號(hào),實(shí)現(xiàn)了武器系統(tǒng)與人體運(yùn)動(dòng)之間的無延遲協(xié)同工作。這些技術(shù)的突破性進(jìn)展,標(biāo)志著單兵裝備正在從傳統(tǒng)的機(jī)械化裝備向神經(jīng)增強(qiáng)型裝備轉(zhuǎn)變,這一戰(zhàn)略性的轉(zhuǎn)向預(yù)示著未來戰(zhàn)爭中單兵作戰(zhàn)能力將得到前所未有的提升。
后勤保障系統(tǒng)的效能倍增器。外骨骼在軍事后勤鏈中的應(yīng)用產(chǎn)生了指數(shù)級(jí)效能增益。以美國洛克希德·馬丁公司開發(fā)的ONYX系統(tǒng)為例,該系統(tǒng)通過模仿生物膝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)原理,實(shí)現(xiàn)了對(duì)士兵行動(dòng)的輔助。具體來說,士兵在攜帶40公斤的裝備負(fù)重情況下,借助ONYX系統(tǒng)連續(xù)行軍8小時(shí),其代謝消耗能夠降低15%。這不僅提高了士兵的行軍效率,還減輕了他們的體力負(fù)擔(dān)。在戰(zhàn)場救護(hù)的特殊環(huán)境中,韓國三星醫(yī)療推出的外骨骼設(shè)備同樣展現(xiàn)了其卓越的效能。該設(shè)備能夠?qū)麊T轉(zhuǎn)運(yùn)的效率提升高達(dá)60%,同時(shí)顯著減少了醫(yī)護(hù)兵在搬運(yùn)傷員過程中可能遭受的職業(yè)性損傷。而在裝備投送領(lǐng)域,以色列Elbit系統(tǒng)研發(fā)的動(dòng)力外骨骼技術(shù)使得單兵能夠攜帶的彈藥量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)作戰(zhàn)單元的2.3倍,這一進(jìn)步極大地延長了前線部隊(duì)的持續(xù)作戰(zhàn)周期,增強(qiáng)了部隊(duì)的戰(zhàn)斗力和持久作戰(zhàn)能力。
戰(zhàn)術(shù)協(xié)同與戰(zhàn)場適應(yīng)性重構(gòu)。英國BAE系統(tǒng)公司推出的Archer項(xiàng)目就是一個(gè)典型的例子,該項(xiàng)目通過在外骨骼裝備中整合戰(zhàn)術(shù)網(wǎng)絡(luò),成功實(shí)現(xiàn)了單兵與無人機(jī)以及裝甲作戰(zhàn)單元之間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交流和融合。這一技術(shù)的應(yīng)用,使得戰(zhàn)場上的態(tài)勢(shì)感知時(shí)間延遲被大幅度降低,達(dá)到了50毫秒以內(nèi)。此外,外骨骼技術(shù)與隱身材料的結(jié)合,正在催生出全新的滲透作戰(zhàn)單元。例如,美軍特種作戰(zhàn)司令部(SOCOM)正在測試的聲熱信號(hào)抑制外骨骼,能夠顯著降低士兵的紅外特征,與常規(guī)單兵裝備相比,紅外特征減少了85%。這種技術(shù)的融合不僅提升了士兵的隱蔽性,還預(yù)示著未來戰(zhàn)爭形態(tài)將朝著高機(jī)動(dòng)性、強(qiáng)適應(yīng)能力以及多域協(xié)同作戰(zhàn)的方向發(fā)生根本性的轉(zhuǎn)變。
責(zé)任編輯:劉靖鑫