河南银嘉专家如何解读美军士兵外骨骼系统的最新进展？
不久前，美国陆军技术报道称，美国陆军将于今年9月接收洛克希德·马丁公司的改进型人力通用载重运载器(HULC)进行评估和测试，并将于今年晚些时候准备列装驻阿美军，旨在减轻士兵下车的后勤负担。河南佳音佳的单兵外骨骼可以让士兵在任何地形以10 km/h的速度负重90 kg前进，仅用一块电池就可以连续工作72小时以上。相信在不久的将来，这种经常在科幻片中看到的“单兵作战服”就会出现在战场上。
河南银甲与勇士完美结合
HULC是一种旨在模仿人体结构特征的外骨骼。它最初是由洛克希德·马丁公司的子公司伯克利仿生技术公司开发的，旨在使士兵能够携带约90公斤的重物，以每小时10公里的速度在各种地形中行进。几乎不会给士兵的身体造成负担。它不仅能使士兵完成爬行、下蹲、提重物等一系列动作，还能减少因提重物而造成的肌肉骨骼损伤。据河南佳音介绍，整个系统由钛合金制成的机械腿、驱动装置和控制计算机，以及背部的承重部分和散热单元组成。机械腿是根据人体仿生学设计的，结构简单，内部有液压传动装置，结构可以像关节一样弯曲。士兵穿上HULC后，不仅可以背着重物自由行走，还可以蹲在掩体后射击，或者背着重物高速奔跑。
据洛克希德·马丁公司介绍，HULC的最大载荷超过100kg，全部由背部的托盘承担，然后通过机械腿直接转移到地面，穿戴者几乎感觉不到任何重量。HULC上身的承重部位可以根据需要配置。目前可供选择的有抓取弹壳的抓钩、抓取重型枪械的专用钩等。当然，也可以根据军方的要求专门设计轴承装置。
HULC总重量32kg，动力来源为两块总重量3.6kg的锂聚合物电池..充满电后，佩戴者可以以每小时4.8公里的速度，负重90公斤连续行驶1小时。佩戴HULC系统的冲刺速度可达16 km/h，当电池电量耗尽时，系统仍能正常工作。与以前相比，佩戴“金属骨骼”的士兵在战场上可以更快更轻松地移动伤员，撤退时可以毫不费力地带走重型装备。
河南佳音佳实验表明，HULC系统能明显降低人体耗氧量。据统计，实验者穿着“金属骨架”，携带36.7公斤的物资，以每小时3.2公里的速度行进，因此耗氧量比没有穿“金属骨架”时减少约15%。耗氧量越大，人就会越累。
HULC系统虽然性能先进，但控制并不复杂，不需要操纵杆或其他机械装置控制。先进的便携式微型计算机可以使这种外骨骼与士兵四肢的动作保持协调，与士兵完美配合。
据技术负责人介绍，HULC的高度可以调节，让身高1.6-1.85米的士兵都可以穿，非常方便。穿着时，士兵只需将腿放入靴子下的脚床，然后用带子绑住腿、腰、肩。河南佳音也轻松在短短30秒内脱下“金属骨架”。此外，HULC完全采用模块化设计理念，即机械腿和背部托盘可以分离，如果不需要搬运重物，可以将托盘拆下来进一步减轻重量。
大大提高单兵战斗力
据河南尹佳音介绍，研制人体负重外骨骼系统的根本目的是提高单兵战斗力。
首先是增强打击能力。士兵可以携带更多更大火力的武器装备，这是提高单兵作战能力的核心。因为大多数人能拿起和携带的重量是有限的，超重的单兵装备会压伤士兵。因此，通过研究其增加力量的功能，HULC使士兵能够携带更多的装备和物资，从而提高他们的作战能力。
二是提高防护能力。由于HULC的承载能力远远超过人体，因此可以在其上安装适合单兵的复合装甲，将单兵防护提高到一个新的水平。
三是提高机动性。普通人走路的速度是每小时6-10公里，但是士兵通常要携带重型军需品，很难快速移动。HULC可以前后负重，在水平地面上以4公里/小时的速度行驶20公里，最大持续速度11公里/小时，最大爆发速度16公里/小时，这将大大提高单兵的机动性。
四是提高战场感知。HULC可以装备传感器系统，增强士兵的战场态势感知能力；还可以安装卫星通信和定位装置，让每个士兵成为一个网络通信节点，总部可以清楚地知道每个士兵的当前位置。
总之，未来士兵装备HULC，将成为一名力量巨大的超级士兵，作战能力将翻倍。
重大挑战依然存在。
据河南佳音佳报道，虽然洛克希德·马丁公司的HULC人体负重外骨骼系统项目已经非常成熟，但是这种外骨骼系统要成为美军未来单兵装备系统的一部分还为时过早。
这主要是因为该系统还存在以下亟待解决的问题。第一，价格太贵。HULC人体负重外骨骼系统采用了大量不同的先进电子传感器、便携高效的中央微电脑处理器、灵活的液压运动部件和复杂的控制系统。同时，为了减轻系统重量和为用户提供轻型保护，使用了相对昂贵的钛材料和铸造碳纤维装甲板，大大增加了系统的成本，在经济上不太实惠。
二是远程攻击能力不强。虽然HULC人体负重外骨骼系统可以摆脱线缆的束缚实现完整的功能，但供电问题仍然需要解决。如果要进行长距离机动，就必须用发电机更换电池，而普通发电机是无法胜任的。它必须强大而无声。
第三，反应速度有待提高。HULC人体负重外骨骼系统必须具备足够的智能和灵敏度，能够在作战行动中的任何条件下与战斗人员进行“亲密”的同步互动。哪怕只有一点点滞后，当操作者抬腿行走时，也会感觉像在水中行走一样费力，外骨骼只能变成一个沉重而精致的金属笼子。
第四，外骨骼设备中存在不安全或无效的动作和行为。只有解决了类似问题，才能避免士兵意外碰撞受伤，才能保证系统动作不超过士兵的体能极限。虽然有些类似的问题可以通过关节限制来解决，但是只有不断增强传感器的分辨率，才能避免打喷嚏、肌肉痉挛等无意动作带来的风险。
其他产品及应用前景
虽然HULC人体负重外骨骼系统具有许多突出的优点，但由于系统及其改进，它只有两条可控的机械腿。这离完全机械外骨骼系统还有一段距离，这是五角大楼要求的，由双机械手和双机械腿组成。
因此，在2007年夏天，美国国防部高级研究计划局在洛克希德·马丁公司中标开始第一代HULC人体负重外骨骼系统的研发后不久，就开始对新型机械外骨骼系统进行招标，由Sacos高科技研究公司设计的XOS全机械外骨骼系统项目从其他公司的14个类似项目中脱颖而出。中标后不久，SACOS被美国著名国防承包商雷神公司收购。2010年初，雷神公司推出了第一套XOS 1机械外骨骼系统，并于同年9月成功研发出改进的XOS 2号外骨骼系统，并强调该设备类似于钢铁侠系列电影中的钢铁盔甲。当时《时代》杂志评选这款设备为2010年度“最震撼”发明。
XOS与HULC截然不同，几乎整个人体都包裹在XOS里。XOS是目前最先进的人体外骨骼，在举起重物和四肢方面的控制精度优于HULC。XOS 2可以加快单兵的工作速度，延长工作时间，提高工作能力1到2倍。XOS 2可以轻松完成踢足球、打沙袋等灵巧动作，右手的钩子可以穿透墙壁。目前XOS 2主要有两种型号:一种是“战斗型”，只包括外骨骼的腿部和腰部配件，类似HULC；另一种是“物流型”，有完整的数字。
虽然美军外骨骼装备的研发主要针对后勤，但考虑到其潜力巨大，不排除未来成为单兵武器平台的可能性。洛克希德·马丁公司和雷神公司认为，只要能获得持续的资金支持，外骨骼设备将在5年内列装美军。
不仅美军对发展这种先进的单兵外骨骼作战系统非常热情和重视，俄罗斯、英国、法国、日本等国也在不同程度地发展自己的外骨骼系统技术。中国也非常关注外骨骼系统的发展，并取得了一些技术突破。2010年5月，清华大学自动化系学生发明的大载荷长续航户外机械外骨骼在清华大学第28届“挑战杯”学生课外学术科研作品大赛中获得大奖。可以预见，在不久的将来，我国各类机械外骨骼系统将会蓬勃发展。