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外骨骼系统最先迈向实战应用

发布时间:2019-06-03 编辑 :本站 / 62次点击
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外骨骼系统最先迈向实战应用

原问题:“机甲战士”正向我们走来热映的科幻影片《流离地球》中,救济队员身上那套犹如机械战甲一般拥有强年夜战斗力的单兵外骨骼系统,给人留下了深入印象。

该系统并不是简单的片子道具,而是有着很强的现实基本,可看作是现今世界一些国家所研发同类产物的“未来版”或“升级版”。 最近几年来,美、俄等军事强国都加年夜了对该系统的研发和创新力度,未来也许将会有气力更强、速度更快和超负荷能力的单兵外骨骼系统显威疆场,对信息化战争产生重年夜影响。

优势较着,默示非凡从影片《流离地球》开首男主角刘启与多人奋斗最先,智能化的外骨骼系统就频仍出镜。

这套系统被如此描述:采取石墨烯外壳、氚电池动力,合适人体工程学和仿生学,还拥有优异的保温性能,使救济人员在极端条件下仍可连结作战能力。 穿着外骨骼系统,可使兵士的心理功能获得放年夜,乃至能与一辆轻型坦克相对抗,在疆场上具有超强的作战能力。

——力年夜无比,举重百斤易如反掌。 影片中的外骨骼系统,采取液压助推器装配,正是靠着它,队员们才妙手动敦促“撞针”,激刊行星策动机内的核聚变反应。 救济队重火力构成员锤子的外骨骼还带有一个背负式重兵器支架,除自动步枪等轻型兵器外,还能携带一挺多管米尼岗重型机枪和年夜量弹药,平常寻常折叠置于背后,需要时转到身前。 射击时,外骨骼可供给辅助支撑,保证射击不变性。 该背负式外挂改变兵器支架需要时还可改装成单兵导弹系统。 ——身轻如燕,飞檐走壁如履平地。

众所周知,无论古时交兵,还是在现代信息化疆场,兵士乃完成战术动作的基本。

但不能否认,即便兵士体格过人、操练有素、身手非凡、精神充分,行走、奔跑、跳跃、跨障、攀爬等能力也是有限的,在复杂的作战条件下和邪恶的疆场情形中加倍受限。

片子为我们描画了这样一幅未来图景:救济队员徒手攀爬高达数百米的垂直电梯间,抓力之强乃至能使手指嵌入金属墙面,使得兵士能弹跳如簧,轻轻松松逾越障碍。

——行走如飞,日行百里垂手可得。

军队在为兵士供给足够食品和营养的同时,还要对兵士进行延续的高强度的操练,以期在保证兵士身体健康的情形下,拥有硬朗的体格,始终能在疆场上连结兴旺的战斗力。

但是,经过进程保健、营养和操练等体例增强兵士体能,下场事实有限,在现今信息时期必须借助高科技手段。

影片中,穿着外骨骼系统,拥有了强年夜的无邪力,两人便可拖动数吨重的“火石”,穿越复杂地形进行长距离徒步行军。

事理复杂,成长迅速单兵外骨骼系统,是一种可让人穿着的、柔性的智能化机械系统,它经过进程高功率的驱动装配,以非刚性的毗连体例套装在人体外,摹拟人体结构特点,辅助人的肢体行为,分手、平衡缓息争人体负重,从而到达增能人体功能的目的。 系统年夜体分为被动外骨骼和动力外骨骼两种。 前者无需能源驱动,重要借助可穿着的柔性装配,使兵士肩部、脊柱、腿部和脚踝等部门的负重转移分手,以减轻兵士身体的承重承担。 后者一般由钢铁框架或其他高强度耐用材料框架构成,凡是设置装备摆设有电机和传感器等,需电源驱动,能供给额外的能量,更好地辅助、协协调增进兵士的四肢行为,且轻易整合并融入到可穿着或随身的单兵装备中。

动力外骨骼工作时,首先由附着在兵士分歧部位的传感器感应和剖断人体动作意图,搜集人体动作信息,将这些信息传递给计较机进行措置并形成指令,然后再将这些指令传递到响应的控制器,控制处于兵士各部门关节的电机和机械传动部件输出能量,来辅助人体的肌肉勾当和肢体行为,协调人体动作并提高矫捷性,令人体在负重状况下能勾当自如,在搬运或举起重物时也能易如反掌。 因为外骨骼系统的巨年夜潜力,它早已成为列国争相成长的“骄子”。

现现在,世界上有20多个国家和地域在积极研发兵士穿着的外骨骼系统,美国、俄罗斯、加拿年夜和欧洲等国的手艺尤为前进先辈,并最先迈向实战应用。 美国无疑是世界外骨骼系统研制的先锋。

多年来,其很多公司都在与军方进行合作开发,并获得了成功。 美国雷神公司已为陆军研发了两代外骨骼系统,2010年10月进行测试演示的第二代XOS-2外骨骼系统,能使兵士在不知疲倦的情形下将重约100公斤的重物一再举起几百次。

洛马公司为陆军研制的改进型人体负重外骨骼系统HULC,一次充电可延续工作72小时,能背负90公斤重物以千米/小时的速度在野战情形下延续行走1个小时,还能设置装备摆设防护装甲,对兵士可更好地加以防护。 俄罗斯在军用外骨骼系统的研究方面也获得了令人瞩目的成绩。 今朝正在研制并可能不久后配发军队的第二代“勇士-21”外骨骼系统,采取纳米材料手艺,可承担步卒年夜约95%的载重负荷,使兵士在全装满负荷的情形下也能流利而活络地奔跑和跳跃,行进速度可达16千米/小时。 该款外骨骼系统采取多片组合的体例,与人的心理部位几近完全贴合,使其对人行为时的阻碍降到了极致。 另外,它还初步实现了与数字化单兵兵器系统的集成,具有抨击袭击、防护和生命与能源保障等功能。 挑战重重,前景宽阔宽年夜旷达现有外骨骼系统的研究已有很猛进展,但要真正让其成为兵士标配并走上疆场,还有很长一段路要走。

——在供电系统上,电池体积和重量较年夜、功率较小、续航时刻较短,致使其功能扩大和延续工作时刻不足。

——在材料应用上,不够坚贞精练,弹性柔性不足,下降了外骨骼系统穿着的舒适度,减小了增添护具提高防护能力的余地,同时加年夜了人体轮廓,增添了中弹概率,影响了兵士的矫捷性。

——在数据措置上,速度跟不上,控制活络性不够,使得外骨骼系统反应时刻延迟,响应部位的构件动作矫捷性变差,难以很好地实现与兵士同步,带来了人体的疲倦感,增年夜了能量消耗。 ——在传感器功能上,辩白力不强,活络度不够,易引起外骨骼系统对诸如打喷嚏、咳嗽和肌肉痉挛等无意动作的误判,或使有些关节部位的构件动作反应滞后,侵扰人体步履的正常节奏,乃至使兵士失踪去平衡或产生附带危险。

即便如此,外骨骼系统的成长前景依然十分宽阔宽年夜旷达。

——可瞄准现实问题,实现手艺打破。 安身当前外骨骼系统存在的现实问题,开发燃料电池在内的各类新型能源,研发智能型传感器、高性能措置器以及高精度控制器等,使用前进先辈复合材料建造响应部件,不竭下降外骨骼系统的体积重量,改良其柔性弹性,优化其穿着舒适度,并提高其性能和靠得住性。 ——可安身疆场需要,拓展综合能力。

增强和拓展奔腾和攀爬功能,采取加倍轻型的柔性折叠材料,依照仿生学事理建造响应的组件模块,使外骨骼系统助力兵士进行短距离滑翔,并像壁虎一样攀爬墙壁。 将单兵数字化兵器系统组件融入外骨骼系统,或将智能头盔、智能眼镜等可穿着装备与其集成在一路,使其同时拥有信息获得与传输、疆场感知、线路追踪等能力,进一步提升兵士的单兵作战水安然平静协同作战能力。 ——可针对疆场情形,提高保存能力。

遵照防护需要进行结构设计,将头盔和防弹衣的功能整合进来,使外骨骼系统不但能防水、防火,还能防弹、防爆炸物碎片、防生化污染物。

增添生命撑持系统,采取非凡材料的纤维织物、健康感应器与药物释放组件,使外骨骼系统既能实时监测人体的心率、血压和体温等指标,对兵士体能和健康状况实时做出剖断和预警,减缓兵士疲倦,削减兵士伤病,也能对兵士的关头受伤部位快速止血和治疗,提高兵士的保存概率。 (赵林曾德海)。