洛克希德马丁公司制作的下半身外骨骼

洛克希德马丁公司制作的下半身外骨骼

洛克希德马丁公司制造的ONYX外骨骼被陈列在一群微型无人机、轮式机器人和虚拟仿真模拟器之中,看起来没有多少高科技的特点。但只要靠近观察,就能在士兵弯曲膝盖是听到声响。



但只要靠近观察,就能在士兵弯曲膝盖是听到声响。听到细微的电机声音了吧?士兵的每个动作都会有一个紧凑的驱动装置来加大他的力量。ONYX外骨骼与科幻电影里的动力外骨骼不一样,也与美国特种作战司令部研制的TALOS外骨骼不一样,它是一套腿部动力外骨骼,适用于士兵腿部。

ONYX外骨骼的技术已经足够成熟,被评定为技术准备水平6级,美国陆军将在12月对其进行 实地测试。美国陆军将对ONYX外骨骼进行三轮快速测试,听取使用者的反馈意见并调整设计,随后将在2020年前再次进场测试;洛克希德马丁公司的项目经理基思?麦克斯韦(Keith Maxwell)认为ONYX外骨骼将在2020年具备实战能力。

ONYX外骨骼的研制经历了一个漫长的过程。麦克斯韦研制外骨骼已经十年了。当时,该外骨骼高技术项目的被命名为人类通用负载工具。人类通用负载工具看起来比ONYX外骨骼先进得多,是由一套金属导管构成的具备科幻色彩的设备,但其外形令人奇怪,背部的电动背包从穿戴者的肩部延伸到腿部,从而让穿戴者提起重物。

但问题是,穿戴人类通用负载工具也会让穿戴者耗尽体力。当人类在不平坦的地面行走时,外骨骼的复杂机构不能匹配人体的自然变化,让穿戴者费力地去适应外骨骼,导致穿戴者耗尽体力。对步兵而言,外骨骼的使用时间比其原始动力要重要得多,洛克希德马丁公司决定重新设计外骨骼。

因此,洛克希德马丁公司研制的新外骨骼就真的像一套骨骼:一套金属支点构成的框架,其名称为被称作FORTIS,FORTIS没有提升穿戴者力量的动力装置,只是简单地承受穿戴者的负重。FORTIS外骨骼不能在战场上使用,但洛克希德马丁公司将FORTIS外骨骼出售给船厂焊接工、维护员及其他需要长时间使用沉重工具的人。

洛克希德马丁公司对FORTIS外骨骼进行微调,并以极简方式将电动机安装到FORTIS外骨骼上。研究人员并未采用类似与人类通用负载工具(HULC)刚性框架,而是采用了同时具备刚性和柔韧性的零件;该外骨骼也不是人类通用负载工具(HULC)那样的全身外骨骼,而是只用于加强下半身的力量,身体覆盖范围从臀部到脚部;其主驱动装置位于膝盖下部,每次膝盖弯曲时,驱动装置将通过最合适的驱动力量。

麦克斯韦表示:这种外骨骼结构对于四肢健全的穿戴者在平地上没有多少帮助。经过数百万年的进化,人类具备高效长途行走和跑步的能力,马拉松获奖人员和肯尼亚的小学生就是证明。但如果穿戴者携带重物的时候,ONYX外骨骼就能帮助穿戴者了,例如一个携带全部装备的士兵,其装备重量将超过100磅,或者帮助穿戴者走上走下,例如在阿富汗山区地带或者未来城市巷战的楼梯井上下走动。


在走动时,外骨骼将减轻穿戴者身体所承受的重量,从而减少穿戴者的疲劳及受伤风险,同时又不会限制穿戴者的活动。在进行来回冲刺验证之前,穿戴ONYX外骨骼进行验证的士兵表示:“我能做以前做的每一件事。”(该士兵是在两天前才穿戴ONYX外骨骼)。在休息时,该士兵向我们展示蹲坐并让外骨骼承受全部重量,好像坐在一把椅子上一样。

ONYX外骨骼不会让穿戴者跑得更快或提起重物。麦克斯韦团队正在研制上半身加强外骨骼,此类外骨骼将来肯定会被研制出来,但现在麦克斯韦团队得到的投资回报还是很少。在任何时候,所有人都会用腿进行活动,特别是需要艰难行军的步兵;双腿将承受身体携带的任何物体的重量,而手臂却并非被总在承受重量或者被承受最大重量。与下半身运动相反,手臂能做出的动作比双腿要多得多,如果要让外骨骼协助手臂动作,例如在士兵瞄准目标的时候,所需的驱动装置数量是腿部外骨骼的三倍。

通过只研制腿部外骨骼的极简方法,麦克斯韦和洛克希德马丁公司将ONYX外骨骼的重量控制在14磅以下。ONYX外骨骼需要连接外置电池,一套六磅外置电池能让ONYX外骨骼运行8小时,一套十二磅电池能让ONYX外骨骼运行16小时,但洛克希德马丁公司和美国陆军纳提克士兵中心均认为此情况不能满足要求。研制出更轻的电池是军事研究重点,此项研究已经进行了数十年。

麦克斯韦打算降低ONYX外骨骼的重量,例如,在某些零件上钻孔,此方法不仅能减轻外骨骼重量,还能增加透气性。麦克斯韦还可以用重量较轻但价格更贵的材料来制作外骨骼,例如用钛合金来替代钢材,但麦克斯韦不愿意采用任何增加成本的措施。

麦克斯韦表示:洛克希德马丁公司需要制造出更耐用的外骨骼,该外骨骼的关节和驱动装置能防水防尘,并且耐冲击。如果能实现此目标,在今年十二月就能对ONYX外骨骼进行实地测试。如果ONYX外骨骼能通过三轮严格的测试,它将和微型无人机、虚拟现实设备及其他新型武器一道成为即将到来的步兵装备革命性创新的一部分。