從《美國隊長3：內戰》看外骨骼“變身”

艾星雨

超級英雄大片《美國隊長3：內戰》自上映以來，受到漫威迷們的熱切關注。影片中，除了超級英雄之間激烈的打斗，最吸引眼球的就是主角們身上炫酷的高科技裝備，比如鋼鐵俠的盔甲、冬兵的機械臂等。那么，在現實中，科研人員研制出的機械臂、“外骨骼”等新型可穿戴智能設備，是否也能幫助我們普通人變身為超級英雄呢？趕快來了解一下吧！

在電影《美國隊長3：內戰》中，一共出現了12位超級英雄，他們有的是身體因為某種原因發生了變異而獲得超能力，如美國隊長、蜘蛛俠、冬兵、緋紅女巫等;有的則是依靠各種神奇的高科技裝備而獲得超能力，如鋼鐵俠、戰爭機器、蟻人、獵鷹、鷹眼、黑寡婦等，離開了這些高科技裝備，他們就是身手矯健的普通人。電影中的超級英雄人人羨慕，那么，在現實生活中，普通人有沒有可能同他們一樣，利用裝備變身為超級英雄呢？

化身英雄：可穿戴式智能系統帶來希望

現階段，世界上各個實驗室正在緊鑼密鼓研發的全身性可穿戴式智能系統，或許能給超級英雄迷們帶來希望……

為了方便攜帶與使用，我們一直在想辦法把科技裝備“穿”在身上，比如衣服（別笑，衣服是人類一項偉大的發明，它使我們在一定程度上擺脫了對自然環境的依賴）;比如眼鏡（看看你周圍，有多少人依靠這種曾是“高科技”的裝備，對這個世界進行觀察）;再比如恨不得“長”在身上的智能手機。之前，這些穿在身上的裝備一是沒有智能，功能也不多，二是彼此獨立，沒有聯系。

現如今，科學家們研究的可穿戴系統則重點克服以上兩個缺點，不但要讓每一個部件都智能起來（像智能眼鏡、智能腕表、智能手環、智能腰帶等都已經上市銷售），還要讓它們組合成為一個整體，實現1+1>2的效果，更完美地為人類服務。目前，已經問世的機械臂、“外骨骼”等新型可穿戴智能設備，就讓我們向變身超級英雄之夢又邁進了一步。

冬兵+獵鷹：機械臂能做得更好

有的人丟失了腿，不能正常行走;有的人丟失了手，不能自如地拿取東西;還有人全身癱瘓，什么都做不了。以前，為肢體殘疾者所做的假肢，其功能及作用較為有限，但現在情況已經發生了變化，下面是最新的一個故事：

英國人詹姆斯·楊格原本是一名生物學家，22歲時意外掉下火車站臺，丟掉了一條胳膊與一條腿。2015年，一家叫“科樂美”的日本游戲公司招募一個機械臂的試驗對象，詹姆斯報名參加。他生物學家的身份吸引了主辦方的注意，于是詹姆斯成了開發人員之一，參與了機械臂的設計制作。這只機械臂以游戲《合金裝備》中的主角斯內克的機械臂作為原型，采用碳纖維材質制作，穿戴起來非常舒適。機械臂連接肩膀的部分有肌電傳感器，能夠感知肩膀肌肉和神經的指令，這樣機械臂就能直接根據這些指令進行相應的運動。測試表明，該機械臂能夠完成撿取地上硬幣這樣精細的動作。最不可思議的是，詹姆斯的肩部竟然自帶一個無人機！該無人機配備VR全景攝像頭，可以配合VR眼鏡以第一視角的方式進行遠程操控，而控制面板就在機械臂的前臂上！

好吧，《美國隊長3：內戰》中，冬兵就有這么一條威力巨大的機械臂，而獵鷹也使用過前臂上的控制面板操控偵察無人機。雖然與電影中的情節相比，詹姆斯的機械臂還有很多不足，但我們不是已經走在路上了嗎？設計者表示，這個手臂現在還只是一個雛形，很多的潛力還未被發掘出來，未來他們將使用更高級的鈦種植體進行連接，這能讓詹姆斯舉起更多重物，賜予他更多力量。雖然我們現在還不知道設計者們如何契合機械臂與詹姆斯的天然骨骼，使機械臂舉起重物的同時不會導致詹姆斯受傷，但冬兵+獵鷹，在未來似乎真的能實現。

“外骨骼”裝備

?影片中，超級英雄們分為兩派，一派以鋼鐵俠為首，另一派以美國隊長為首

走進生活

近年來，各國智能外骨骼裝備不斷問世，這些裝備結合了機械電子、控制、生物、傳感、信息融合、新材料等技術，代表著可穿戴智能設備未來的發展方向。

“外骨骼”這個詞語來自生物學。骨骼對動物來說非常重要，除了用來支撐身體、保護內臟，還是進行復雜運動的必需品。所有脊椎動物的骨骼都是長在體內的，是“內骨骼”，而像昆蟲綱和甲殼綱的動物則把以幾丁質為原材料的骨骼長在身體表面，稱為“外骨骼”。我們把全身性可穿戴式智能系統稱為“外骨骼”，是非常形象而準確的。它不僅為人提供保護，還能夠根據肢體活動來感應、伺服、驅動機械關節重現動作，用以提供額外動力，使人跑得更快、跳得更高、負重更多。

來看一個傳奇的故事：朱利亞諾·平托是一位全身性癱瘓的殘疾人，2014年6月12日，在巴西世界杯開幕式上，他當著全世界球迷的面，依靠一套“外骨骼”裝備踢出了那屆世界杯的第一球。平托所穿的“外骨骼”是由來自25個國家的150多名科學家聯合打造，由肢體輔助裝置和神經傳感系統組成，頭盔和身體上均裝有神經信號傳感器。當平托的大腦發出指令后，這些信號經由無線傳輸到背包里的計算機，處理之后轉化為相應指令，驅動液壓活塞，幫助全身癱瘓的平托完成了開球這個不可思議的復雜動作。

顯而易見，“外骨骼”對于肢體殘疾者、癱瘓病人和年老體衰行動不便者有極大的幫助，目前市場上已經能見到一些簡化版本，如正在銷售“eLEGS”。與真正的“外骨骼”相比，“eLEGS”更像是一個移動的機械框架。除此之外，“外骨骼”在軍事上的用途更為廣泛，世界各個軍事大國都有研發“外骨骼”的計劃，美國在這方面再一次走到了世界前列。

美國早在多年前就開始研究，如何通過加裝外掛裝置來提升單兵的作戰能力，得出來的結果就是“戰術外骨骼”。目前，很多美國公司和實驗室都在研制“戰術外骨骼”。洛克希德·馬丁公司最新一代的HULC戰術外骨骼，動力源為兩塊總質量3.6千克的鋰聚合物電池，不僅擁有24小時的超長續航，還能夠完美同步士兵的復雜動作，包括深蹲、匍匐等，現已在美國軍方全面展開試驗。

哈佛大學研制的“外骨骼套裝”，用柔性材料制成，十分輕便，穿在身上，就像一件衣服一樣，十分貼身?！巴夤趋捞籽b”可以與關節的自然活動做到完全同步，設備一旦檢測到人體的行走狀態，套裝就會被激活，為負重的士兵提供幫助，并能在需要的時候，以高度智能的方式“擴大肌肉力量”。

當然，目前“戰術外骨骼”還達不到電影中鋼鐵俠那種水平，但普遍裝備部隊后，能夠有效提升整個部隊的戰斗力。

靠“外骨骼”變身鋼鐵俠，為時尚早

目前，全身性可穿戴式智能系統有兩大瓶頸：一是價格。據悉，平托所穿的“外骨骼”成本為2萬美元，市場價高達5萬～10萬美元，一般人根本買不起，軍隊也無法大規模采購。二是動力?！巴夤趋馈毙枰渥愕碾娏碇С?，就像現在的電動汽車，雖然技術上已經成熟，但受限于電池技術，依然無法大規模推廣一樣，“外骨骼”想要真正走進人們的生活，電池技術需要質的飛躍。

總而言之，全身性可穿戴式智能系統仍處于早期階段，要想成熟后全面投入使用，還需我們靜靜等待。