救援
自从2011年3月,福岛第一核电站发生核泄漏事故后,日本政府一直在测试
机器人技术,以防类似事故再次发生。筑波大学下属的赛博旦公司2012年10月曾研制出一套“混合辅助肢体”(HAL)的外骨骼装备,被广泛看作是核泄漏事故中维修和救援工作的解决办法之一。
为了保护穿戴者的安全,这套动力服采用钨作为原料,能将辐射减少50%左右,并且配有冷却系统,防止穿着者中暑。包括维修工具在内,这套外骨骼大部分重量都由它的腿来承担。而且HAL还能够实时测量穿着者的心率和体温等数据。
军事
为了把科幻小说中外骨骼设备变成实物,美国国防部先进研究项目局(DARPA)已划拨5000万美元资金,用于一个叫做“增强人类体能外骨骼”的项目。
这个项目包括开发自由操控的外骨骼设备,这类设备不仅能提高人的力量和速度,还能让士兵携带更大的武器,免受敌人的炮火或化学武器攻击,携带更多的食物、弹药等补给,延长作战时间。外骨骼装备可能还会把伤员带回指挥部进行救治。
该项目开发的装备可分为辅助运动的非动力机械装备,和无需士兵操控,依靠化学或碳氢燃料工作的全机械化外骨骼装备。DARPA将这个项目分配给SARCOS研究公司在内的多家企业,而SARCOS也成立了自己的可穿戴高效自动机器人(WEAR)设备。
WEAR是一套用于步兵战斗的装备,利用非常复杂的动力系统模仿人体运动,包括了大腿、躯干、手臂、供能、能量储存和驱动器等部分。
一套名为特殊
应用包的装备保护WEAR的穿着者免受辐射和生物制剂的危害,并且拥有通讯、监视和夜间工作的功能。SARCOS公司分别在2003年和2005年测试了带有腿部和全身的WEAR外骨骼设备。
综合
美国哈佛大学与美国国防部近日开发出一种应用起来极为轻便、舒适的外骨骼设备,穿戴起来就好像是套上一条裤子。专家们希望能将这套外骨骼服与实物服装结合在一起,使其成为穿戴者的第二皮肤,帮助运动员、士兵等从事激烈体力劳动的人,使他们的肌肉免受损伤。
哈佛大学怀斯研究所机器人学研究员、该项目负责人康纳·沃尔什说:“它就像蜘蛛网一样仅仅贴着你,像一条很合身的裤子一样。”尽管它也许不是最先进的机械外骨骼服,但可能是最舒适的。
这套动力外骨骼不是协助人的肢体运动,而是增强运动。它的总重量只有7.5千克(不包括驱动人造肌肉的氧气供应设备)。5名身体健康的男性志愿者已经试穿了这套动力服经过培训后,他们分别穿着这套动力服度过了3天。
沃尔什说,刚上身时这套服装很难驾驭,但是经过调整个别身体部位后,穿戴者能够感受到它所带来的好处。他说:“穿上它,你会感觉自己更有力量。脱下它,你会觉得少了这股劲。”
医疗
本田公司已开始向日本一些医院出租100部“行走辅助设备”,观察和检验这种产品在现实生活中的用处。本田的行走辅助设备经过了长达14年的开发,此外该公司还开发了一种体重支撑外骨骼,后者也在测试之中。
本田的外骨骼研发工作都是围绕着该公司的阿西莫
机器人展开的,这台机器人主要是为研究人类行走开发的。据本田公司介绍,随着过去10年,阿西莫
机器人在不同环境下(斜坡、楼梯、山路等)的行走能力逐步提高,行走辅助设备在电脑的控制下可处理传感器提供的信息,改善每条腿迈腿的对称性,使步幅增大,让行走更容易。
这种小巧的设备重量只有2.6公斤,已经在日本6家医院开始应用。该公司计划向50家医院提供两种型号的外骨骼,这项租借计划也将对该公司的研究产生巨大的推动力。
挑战
动力外骨骼的设计者们面临的最大问题在于能源供给。现在的能源很少能为全身动力外骨骼提供超过几小时以上的能量密度。
非充电原电池的能量密度更大,储存的能量比可充电蓄电池更持久,但是这种电池经常需要更换,运输开支必不可少,而且还需要处理更换下来的电池。可充电电池可以反复使用,但需要配置一个充电设备,而且充电时间越快越好。