科技讓戰士變身“鋼鐵俠”

同學們可能對“外骨骼”這個詞有點陌生，外骨骼的定義來源于甲殼類的動物，這一類動物的骨骼都是生長在肌肉和組織的外部，主要用于保護和支撐動物的內部組織。與之相對的人類、哺乳動物等，屬于內骨骼的生物，其骨骼都是生長于肌肉和組織之內的。內骨骼與外骨骼的關鍵區別在于是否具有保障效果。在大自然中，昆蟲和螃蟹的外骨骼是充當盔甲的器官，因此它也為生物提供了一個框架或結構。

在某種意義上，中世紀騎士的全金屬盔甲也可稱作一種外骨骼，因為它提供了一個硬殼，在戰斗中可以保護騎士；航天服和深海潛水的外穿裝備也算是外骨骼，因為它們在極其惡劣的外部條件下幫助航天員和潛水員正常工作。

不過，在現代戰場上，戰士們已有頭盔、防彈衣等保護，還要外骨骼干什么？再說，這外骨骼畢竟是堅硬沉重的外殼，穿戴它豈不是增加了重量，影響戰士們的行動能力？

實際上外骨骼不僅有防護功能，還有輔助運動功能。打仗的時候，戰士們背著彈藥等補給物資在平地快速前行已是不易，如果還要爬山，那就更困難了。雖然現在機械運輸很發達，可運輸的機械畢竟不能時時刻刻跟在每個戰士身邊。于是還沒開始打仗呢，光是背負裝備就讓戰士們累得筋疲力盡，哪還有力量戰斗？這時，外骨骼就派上用場了。

人類非常善于學習模仿并創新，科學家在對外骨骼進行研究后，對其進行了拓展。如今“外骨骼”被更多地與“超級裝備”聯系到一起，用于指擴充、增強一個人生理機能的系統，這些外骨骼可幫助人們舉起或攜帶較重的負荷，幫助人們跑得更快、跳得更高。

比如在軍事上，外骨骼能幫助戰士更好地進行戰斗。因為配備外骨骼后，戰士可以得到更好的保護，并能攜帶更多的武器和裝備，具有比正常人更強的體能。我國外骨骼系統已經開發成功，并可根據需要加裝輔助裝置。該裝備額定負荷平均平地步速為每小時4.5千米，平地行走續航里程為20千米。該外骨骼系統研制已經進行到裝備部隊的階段，配備該系統的戰士可執行高原單兵巡邏、山地單兵巡邏、跨越障礙等任務。我國邊防部隊于2020年底在海拔5000米的西藏阿里地區的實際使用中發現，外骨骼裝備可顯著提高高原部隊的單兵負重，提升單兵偵察能力。

外骨骼通常由金屬或碳纖維等材料制成，它可以像衣服一樣穿戴在人身體上，增強人的行動能力、減輕負重，在醫療康復方面，可以幫助患有多發性硬化癥、嚴重關節炎等疾病的患者克服行動困難，特別是對一些失能的老人而言，外骨骼的意義很重大。在外骨骼的幫助下，殘疾人和老年人完全可以輕松自如地進行散步、爬樓梯、負載等。

那么，外骨骼究竟是如何幫助戰士在復雜的山地行走或是運送物資呢？

外骨骼是一種可由人穿戴的、柔性的智能化機器系統，它通過高功率密度的驅動裝置，套裝在人體外，模仿人體的結構特點，輔助人的肢體運動，分散、均衡和緩解人的身體負重，達到增強人的體能（重點是力量和速度）的目的。

工作時，外骨骼系統首先由附著在人體不同部位的傳感器感應和判斷人體的動作意圖，收集人體的動作信息，然后將這些信息傳遞給計算機進行處理并形成指令，再將指令傳遞到相應的控制器，啟動和控制處于人體各部分關節的機械傳動部件輸出能量，以此輔助人體的肌肉活動和肢體運動，提高人體的靈活性，使人體在最大負重狀態下仍然能輕松自如地行走、奔跑、跳躍、攀爬、搏擊，也能輕而易舉搬運或舉起重物。

在軍用領域，穿戴外骨骼系統的士兵在野戰條件下能做到行得更快、走得更遠、跳得更高、跨障更容易、搬運重物更輕松，抵御子彈、爆炸物碎片等的能力也像坦克裝甲車一樣強大，可見外骨骼系統能極大地提高戰士們的作戰能力。

如今，立足技術現實，開發包括燃料電池在內的新型能源，研制智能型傳感器、高性能處理器和高精度控制器，采用先進復合材料，提高其性能、穩定性并降低成本等，是外骨骼系統最現實的發展方向。此外，外骨骼系統還有幾個重要發展趨勢：

一是提高防護水平。將諸多單兵防護裝置的功能進行整合，使外骨骼系統不僅具備防水、防沙和防火功能，還能防生化污染物。

二是拓展和強化飛躍和攀爬功能。采用更輕型的柔性可折疊材料，按照仿生學原理制作相應的模塊組件，使外骨骼系統能幫助戰士像鳥兒一樣飛越河流、滑翔下山崖，或像壁虎一樣攀爬墻壁。

三是增加健康監測和治療功能。采用特殊材料的纖維織物、健康感應器與藥物釋放組件，使外骨骼系統能實時監測戰士的心率、血壓和體溫等身體指標，對戰士體能和健康狀況及時做出判斷和預警，緩解戰士疲勞，減少戰士傷病，并對戰士的關鍵受傷部位進行快速止血和療傷，提高戰士的生存概率。

四是將數字化單兵武器系統的組件融入外骨骼系統中。將智能眼鏡、智能頭盔等可穿戴裝備與外骨骼系統集成在一起，使其同時擁有信息獲取與傳輸、路線追蹤、戰場感知、威脅告警等能力，進一步提高戰士的單兵作戰水平和協同作戰能力。

作為顛覆傳統的一種可穿戴裝備，外骨骼系統是人類迄今為止所研制出來的最為復雜的機器裝備之一，它融合了新材料、計算機、微電子、傳感器、機器人、動力驅動、導航定位、人工智能等領域的高技術，研制難度超過想象，因此其研制進度一直較為緩慢。不過，外骨骼系統能最大限度地提高戰士的體能，助力戰士更快、更高、更強，甚至更健康、更敏銳、更聰明，其應用前景不可估量。假以時日，外骨骼系統一定能全面應用于戰場，讓戰士都成為智勇雙全的“超級人”，進一步提升戰士的戰斗力。