外骨骼机器人的应用会对单兵作战系统带来哪些该变？

　原创不易，请随手关注！

　　作者：毅品文团队刘备武，无授权禁转

　　去年我国船舶重工集团的707所在其官方公众号上宣称外骨骼机器人顺利通过了军方的现场考核！据称进行考核的专业人士表示这外骨骼机器人在系统设计与装配、多感测器信息采集与处理、人体动作意图获取与辨别、微型液压系统设计与控制、人机控制系统等方面实现了技术突破！据称这款外骨骼机器人的性能在国内属与先进水平，军方装备部门人员对其成果很满意并希望其人工智慧及实用性能达到批量装备的标准。最关键的是，这是船舶重工集团搞出来的产品，看来水上的东西已经无法满足他们了，以后解放军超级战士项目想必有他们的一份。

　　（707所在其官方公众号称其研制的外骨骼机器人通过考核验收，可能军方比较满意会增加拨款继续支持其到批量生产阶段）

　　（实际上我国对外骨骼的研究很早就开始了，并且一直不断有相关成果问世）

　　随著复杂多任务作战需求与科技特别是信息化的发展，世界各大强国都在研发并装备了单兵作战系统。外动力骨骼作为一种可穿戴机器在负重行军及搬卸弹药等军用物资方面有较为明显的战术优势，此外它在医疗方面还能帮助残疾人和伤病患者康复。这种最早在科幻小说中现身的人机结合装置的研究工作已经进行了近50年，如今其逐渐接近实用阶段或许将打造「超能战士」这个设想变成现实。

　　（我国对士兵装备的信息化发展是很重视的且从旧军服来看展开研究较早）

　　（202所曾经在15年夏展示过其研制的外骨骼）

　　2013年4月，我国兵器集团下设的202所主攻的外骨骼项目正式立项，4个月后《解放军报》称当时的南京军区南京总医院博士后工作站也在研究外骨骼机器人。2015年7月202所在中国军民融合技术装备博览会上展出了这款单兵外骨骼机器人。其公布的性能指标是额定负荷为35公斤，额定搬运能力为50公斤。士兵在额定35公斤的负重下步行速度为4.5公里每小时，士兵在平坦路段上能连续行走约20公里。有专家指出这款国产外骨骼称美国洛克希德-马丁公司研制的外骨骼相比在负重指标和步行速度方面稍差，可以说中国距离美国也就此一步之遥。不过美日这种在单兵外骨骼技术走在世界前列的国家却很少公开步行时的性能资料，显然中国研制单位对自己的产品有信心。

　　（欧美电影中的外骨骼和俄罗斯展示的包括外骨骼在内的单兵作战系统）

　　（游戏中配备外骨骼的战士，随著科技飞速发展，相信很快就会实现各种科幻电影，游戏中的外骨骼战士形象。）

　　单兵外骨骼机器人作为仿生装置是由上肢外骨骼、下肢外骨骼、全身外骨骼和关节外骨骼组成。其技术难点主要在材料需要尽量轻且符合负重要求、液压装置（电机驱动常与液压装置联合使用，气动驱动和被动辅助类型的较少）较重又要具备一定抗损能力、关节的灵活性、与人体活动相匹配的人工智慧控制系统以及高密度能量电源。外骨骼的智能感测器需要快速感知人体的动作信息、力学信息及生理信息。外骨骼穿在人身上必须满足舒适且安全可靠的要求，计算机的预测和感知参数会交由控制系统使其驱动执行装置帮战士实现辅助功能。

　　（欧美目前研制的外骨骼产品）

　　（QTS11式单兵综合作战系统包括ZH-05式突击步枪）

　　目前想要战士穿上它进行高强度作战可能还不太现实，不过它却能大大减轻负重行军或搬运炮弹士兵的体力。目前我国的哈尔滨工业大学研制的外骨骼主要以残疾人为使用对象，中国电子科技大学在单兵外骨骼方面研制进度越来越快，其助力外骨骼机器人除行走以外还能进行转体及蹲下的动作。实际上看配图就知道目前我国已经对未来超级战士系统有明确的构思，与美国相比差距已经很小，几乎可以说是齐头并进，按照目前的研究进度，国产单兵作战系统装备部队也为时不远，到时候中国的超级战士会是一副什么样的面貌呢？非常期待！

图为美军目前的单兵外骨骼系统

辅助受力装置也就是外置机械骨骼的出现和各国士兵越来越精简，士兵背负的装备越来越多且很难通过各种材料进行减重有著很大的关系。在海夫吉行动中，美国士兵下车后90公斤的载重使得美军成为了世界上肩周炎比例最大的职业。美国一边退出各种塑料或者特殊布料的附件，一边将各种系统进行合并也才把整套装备降到了60公斤左右（其中包括了枪支，以及3个基数的弹药，7天的食物和水以及各种装备附件）。这时，美国先是搞出了可以跟著士兵并且帮士兵背包的机械驴，这种机械驴和步兵的单兵联络系统所联通，可以跟著美军士兵一起隐蔽，然而其复杂的机械结构所带来的高昂造价不可能让每一个美国士兵都拥有这款机械驴。

图为美军目前现役的机械骡子

而机械受力装置现在美军已经有小规模运用，目前的机械受力装置主要用来在士兵移动式利用巧妙的机械结构帮助士兵将更多的重力由机械杆传送到地面，而非是更容易让疲劳的从腿传导至地面。未来只需要将机械受力装置的整体构件做的标准化，制式化并且能使用专门的伸缩杆来帮助士兵来解决尺码的问题才是外骨骼量产的关键，而机械受力装置量产后长得和榴弹枪一样大的步枪作战系统士兵就可以轻松使用了，相应的步枪弹药枪榴弹和手榴弹的基数也将随著士兵负载能力的增强而有了大幅度的提升。

图为未来单兵骨骼的想像图

而且机械受力装置还可以使得士兵在不消耗太多体力的情况下，用小步快跑就可以前往5公里外的地区，这一点特别符合机械化战争步兵在距离前线5公里时下车需要跟随战车快速突防的这一要求。而目前机械受力装置想真的让士兵变成「超人」，使用电动和可精确受力方向按钮和数字键盘是让士兵能成为「超人」的关键。

（军情系悟空问答签约作者，欢迎订阅关注）

动力外骨骼，最初是出现在科幻文学作品里，是一种能够增强人体力量，体力，耐力的可穿戴机器，可以让人跑得更快跳的更高。这种东西现在还停留在实验室，不过中美俄也确实都有实验型号的动力外骨骼。

装备动力外骨骼的步兵因为力量体能的提高，可以携带更多的物资，更长时间的作战，特别是深入敌后的特种部队，对这种装备有著天然的依赖。

另外一方面，动力外骨骼的加入还可以使得步兵能够使用威力更大的枪械。现如今的突击步枪为了防止后坐力过大造成全自动射击精度过低的问题，子弹都采用中间威力弹，但是中间威力弹面对如今日益普及的NIJ III，NIJ IV级防具有著威力不足的问题，而全威力弹自动步枪搭配动力外骨骼则可以解决这个问题。

以上是基于目前中美俄最新的外骨骼系统。

从未来前景看，目前的军用防弹衣因为采用硬质防弹板+软质挂件背心的设计，防护覆盖的区域只有士兵的上半身和头部。对于实战中可能受伤的下半身并没有什么防护，如果动力外骨骼的技术再进一步，甚至可以直接支撑起全身防具的装备。

比如DARPA曾经公布的「勇士织衣」，美国的DARPA在未来技术探索领域的身影几乎无处不在。

当然中国也有开发自己的类似装备。

另一方面，随著单兵负重能力的解放，信息化的单兵作战体系也很可能将被建立起来。

目前这方面美国人可能已经取得了突破性的成果，在今年4月的美国媒体发表的一篇文章中就提到过，根据美国陆军方面的发言：「新一代的单兵武器在3年内就将面世，其中包括单兵信息化作战通信装备，重型突击步枪等。」

重型突击步枪一般指的是使用全威力弹的突击步枪，这种武器因为后坐力太大无法发挥出有效价值，所以一直没有什么使用，如果说美军的新一代步兵武器包括重型突击步枪，那么肯定在动力外骨骼方面取得了技术性的突破。

美国雷神公司所制造的XOS 2 第二代动力「外骨骼」系统，性能不错就是依赖外接电源。

外骨骼机器人也称为动力「外骨骼」系统或动力服是指穿在人身上，类似外骨骼的负重结构和动力系统，借此提供附加的额外能量，来配合肢体的动作并协助动作的产生，以提升体能。

现代战场上由于科技进步的原因，越来越多的装备用于为单兵配备，其直接结果就是单兵得负重越来越高，已经接近人体的极限了。阿富汗作战的美军负重平均都要超过70公斤，可以说在行军中如果遇到塔利武装的袭击，不光跑不动，战术动作也做不到位。

实际上研发一款能让士兵变身「大力神」的可穿戴性装备，早在1960年代美国就搞出一款。全世界第一个外骨骼动力服是由GE公司与美国军方在1960年代所共同发明的叫Hardiman。这款外骨骼动力服本身重达680公斤，包含28个关节及2个可用来抓取的手臂；穿著这套装备时举起150 公斤的物体就像举起6公斤的物体一样轻松，而且最高可抬起680公斤的重物，所以军方称它为「人类表现增强系统」。但是虽然达到了托举超出人类极限的重量，但是因为本身的质量太重，稳定性也很差，电能也无法解决，最终只停留在实验阶段而没有继续发展下去。

到2000年，美国国防部先进研究计划总署（DARPA）也开始资助类似装置的研究和发展。随著科技的发展，现在的外骨骼无论体积还是灵活度上已经远不是60年代的Hardiman能比的。不过在实际使用中，外骨骼的动力来源仍然没有得到解决。现在多数的产品都依赖外接电源，即使使用自身携带的电源，则很难达到一个合理相对能接受的持续工作时间。

最近，我国的一款在去年五年成就展上亮相的外骨骼系统展示了试验照，我们在高兴的技术先进的同时，也不得不说，试验者背后背负了巨大的供电装置，仍然是其实用化的最大阻碍。

如果在解决动力来源的情况下，外骨骼技术绝对是可行的技术。当然像钢铁侠那样的电影中的产物，目前就不要多想了。但是只要能把人类常规运动所用的动力来源解决，全身覆盖式的外骨骼就能实现，一旦技术达到量产的地步，这对单兵的作战能力，防护力将是质的提升。许多以前受限于人体负重限制的装备，就可以轻松携带。比如更多的弹药，更先进的观瞄设备，威力更强大的武器；能通过许多复杂的地形，能进入到更多的原来人类无法进入的作战环境中作战等等~~

不过，现在的外骨骼虽然依赖外接电源，给单兵使用还有局限性，但用于民间问题还是不大的，因为最大电力支持问题上，在民间使用时的条件不用像军用一样考虑的那么严格。

目前来看，军用化的单兵外骨骼还需要进行深入的研发。未来外骨骼如果能达到以下几点要求就离实战化不远了。

首先未来外骨骼行动辅助装置在材料上，应该更加贴身、并具有高强度、伸缩性极佳、重量更轻、耐磨性强等特质；

操控系统上，期望能结合局部肌电控制以及神经辅助控制系统，并加上自动机器人的控制系统；动力来源上，希望能采用新型燃料电池，或是轻量的纳米级电池结合太阳能、人体动能等；

最好还能拥有自动学习功能。在动作的执行上，最大限度配合正常人体的关节活动的方向及范围，增加动作的流畅度更接近人体自然的动作。

洛克希德．马丁公司的HULC负重外骨骼系统，是目前第三代的动力「外骨骼」系统产品。可以降低行走时的耗氧量达15％，同时也可以提供像盔甲般的保护。HULC可帮助士兵在战场上能够长时间身负重91公斤的重物却不会有沉重感，同时能够保持时速16公里的行进速度。但使用时间比较短，自带的锂电池电力只能让其工作1小时。

首先，我必须说明我对你提出的问题的看法。我认为，虽然理论上所谓钢铁侠式士兵存在可能性，但是发生在现实生活中的概率接近于零。

第一点，我们应该清楚这个所谓的外骨骼是什么。究其根本，它是一些国家为新时代步兵作战提供的一种服务于新型战术构想的武器系统，事实上，符合这个概念的相关武器系统研制计划早已出现于某些国家。比如美国曾经的所谓陆地勇士。而从这些先例来看，我们不难得出一个结论，那就是这些新型装备系统虽然可以显著提高士兵的作战能力，但以目前的情况来看，它们注重的更多是战场信息协调能力。打个比方，它的目的更多的是使得一个整体更加协调有序，而不是让某颗螺丝钉变得像钻石一样坚硬。

再者说，既然它是为士兵们研制的，那它就不可能像电影里一样不计成本与产出，其整体的尖端性必然会受到现实的约束。毕竟理想的蓝图很美好，但是现实的引力非常沉重。何况，在现代化战争中，胜负更大程度上取决于双方综合国力的比拼，而不是某个个人英雄奇迹一般的抢眼表现。就连个人英雄主义盛行的美国，也被现实因素打击到放弃不切实际的幻想，转而老老实实从单兵信息增强做起。

综上所述，在可以预见的未来，如外骨骼一类的武器装备系统如果应用，那么单兵作战系统将更加趋于协调化和精准化。当然，这是符合历史规律的，随著人类文明的发展和战争艺术的进步，战争就是应该变的越来越简单，也越来越冰冷。由此，其实更加证明了所谓钢铁侠式士兵产生的不科学性，因为个人英雄主义主义是把希望寄托于奇迹，其本身就是一种弱者的自我安慰，更不符合我所论述的相关规律。