科技让战士变身“钢铁侠”

同学们可能对“外骨骼”这个词有点陌生，外骨骼的定义来源于甲壳类的动物，这一类动物的骨骼都是生长在肌肉和组织的外部，主要用于保护和支撑动物的内部组织。与之相对的人类、哺乳动物等，属于内骨骼的生物，其骨骼都是生长于肌肉和组织之内的。内骨骼与外骨骼的关键区别在于是否具有保障效果。在大自然中，昆虫和螃蟹的外骨骼是充当盔甲的器官，因此它也为生物提供了一个框架或结构。

在某种意义上，中世纪骑士的全金属盔甲也可称作一种外骨骼，因为它提供了一个硬壳，在战斗中可以保护骑士；航天服和深海潜水的外穿装备也算是外骨骼，因为它们在极其恶劣的外部条件下帮助航天员和潜水员正常工作。

不过，在现代战场上，战士们已有头盔、防弹衣等保护，还要外骨骼干什么？再说，这外骨骼毕竟是坚硬沉重的外壳，穿戴它岂不是增加了重量，影响战士们的行动能力？

实际上外骨骼不仅有防护功能，还有辅助运动功能。打仗的时候，战士们背着弹药等补给物资在平地快速前行已是不易，如果还要爬山，那就更困难了。虽然现在机械运输很发达，可运输的机械毕竟不能时时刻刻跟在每个战士身边。于是还没开始打仗呢，光是背负装备就让战士们累得筋疲力尽，哪还有力量战斗？这时，外骨骼就派上用场了。

人类非常善于学习模仿并创新，科学家在对外骨骼进行研究后，对其进行了拓展。如今“外骨骼”被更多地与“超级装备”联系到一起，用于指扩充、增强一个人生理机能的系统，这些外骨骼可帮助人们举起或携带较重的负荷，帮助人们跑得更快、跳得更高。

比如在军事上，外骨骼能帮助战士更好地进行战斗。因为配备外骨骼后，战士可以得到更好的保护，并能携带更多的武器和装备，具有比正常人更强的体能。我国外骨骼系统已经开发成功，并可根据需要加装辅助装置。该装备额定负荷平均平地步速为每小时4.5千米，平地行走续航里程为20千米。该外骨骼系统研制已经进行到装备部队的阶段，配备该系统的战士可执行高原单兵巡逻、山地单兵巡逻、跨越障碍等任务。我国边防部队于2020年底在海拔5000米的西藏阿里地区的实际使用中发现，外骨骼装备可显著提高高原部队的单兵负重，提升单兵侦察能力。

外骨骼通常由金属或碳纤维等材料制成，它可以像衣服一样穿戴在人身体上，增强人的行动能力、减轻负重，在医疗康复方面，可以帮助患有多发性硬化症、严重关节炎等疾病的患者克服行动困难，特别是对一些失能的老人而言，外骨骼的意义很重大。在外骨骼的帮助下，残疾人和老年人完全可以轻松自如地进行散步、爬楼梯、负载等。

那么，外骨骼究竟是如何帮助战士在复杂的山地行走或是运送物资呢？

外骨骼是一种可由人穿戴的、柔性的智能化机器系统，它通过高功率密度的驱动装置，套装在人体外，模仿人体的结构特点，辅助人的肢体运动，分散、均衡和缓解人的身体负重，达到增强人的体能（重点是力量和速度）的目的。

工作时，外骨骼系统首先由附着在人体不同部位的传感器感应和判断人体的动作意图，收集人体的动作信息，然后将这些信息传递给计算机进行处理并形成指令，再将指令传递到相应的控制器，启动和控制处于人体各部分关节的机械传动部件输出能量，以此辅助人体的肌肉活动和肢体运动，提高人体的灵活性，使人体在最大负重状态下仍然能轻松自如地行走、奔跑、跳跃、攀爬、搏击，也能轻而易举搬运或举起重物。

在军用领域，穿戴外骨骼系统的士兵在野战条件下能做到行得更快、走得更远、跳得更高、跨障更容易、搬运重物更轻松，抵御子弹、爆炸物碎片等的能力也像坦克装甲车一样强大，可见外骨骼系统能极大地提高战士们的作战能力。

如今，立足技术现实，开发包括燃料电池在内的新型能源，研制智能型传感器、高性能处理器和高精度控制器，采用先进复合材料，提高其性能、稳定性并降低成本等，是外骨骼系统最现实的发展方向。此外，外骨骼系统还有几个重要发展趋势：

一是提高防护水平。将诸多单兵防护装置的功能进行整合，使外骨骼系统不仅具备防水、防沙和防火功能，还能防生化污染物。

二是拓展和强化飞跃和攀爬功能。采用更轻型的柔性可折叠材料，按照仿生学原理制作相应的模块组件，使外骨骼系统能帮助战士像鸟儿一样飞越河流、滑翔下山崖，或像壁虎一样攀爬墙壁。

三是增加健康监测和治疗功能。采用特殊材料的纤维织物、健康感应器与药物释放组件，使外骨骼系统能实时监测战士的心率、血压和体温等身体指标，对战士体能和健康状况及时做出判断和预警，缓解战士疲劳，减少战士伤病，并对战士的关键受伤部位进行快速止血和疗伤，提高战士的生存概率。

四是将数字化单兵武器系统的组件融入外骨骼系统中。将智能眼镜、智能头盔等可穿戴装备与外骨骼系统集成在一起，使其同时拥有信息获取与传输、路线追踪、战场感知、威胁告警等能力，进一步提高战士的单兵作战水平和协同作战能力。

作为颠覆传统的一种可穿戴装备，外骨骼系统是人类迄今为止所研制出来的最为复杂的机器装备之一，它融合了新材料、计算机、微电子、传感器、机器人、动力驱动、导航定位、人工智能等领域的高技术，研制难度超过想象，因此其研制进度一直较为缓慢。不过，外骨骼系统能最大限度地提高战士的体能，助力战士更快、更高、更强，甚至更健康、更敏锐、更聪明，其应用前景不可估量。假以时日，外骨骼系统一定能全面应用于战场，让战士都成为智勇双全的“超级人”，进一步提升战士的战斗力。