中國外骨骼那麼炫，在何處能先上戰場？_風聞

這兩天，有關解放軍試驗單兵外骨骼系統的新聞已經在網上傳播開了。這場陸軍裝備部舉辦、陸軍研究院某研究所承辦的“超能勇士-2019”單兵外骨骼系統挑戰賽上個星期在北京舉行，吸引了國內從事相關研究的科研機構、院校、企業等近百支隊伍參賽。

▲ 比賽場地並不是什麼大漠戈壁，但確實有不少的障礙

單兵外骨骼這個東西看起來極為高科技，畢竟一説起這玩意兒，十有八九要舉出鋼鐵俠或者戰爭機器這種漫威宇宙中的超級英雄來説明這玩意兒的基本形式和應用前景。但這倆哥們兒渾身的先進武器和更復雜的人工智能輔助系統卻讓外骨骼這個相對基礎的功能的重要性顯得稀鬆平常——對於現在的外骨骼技術而言，提升穿戴者的承載能力和動作能力這個基礎的事情，很多時候還沒有完善到能夠讓人隨便往人身上增加各種功能的狀態。

▲ “鋼鐵俠”和“戰爭機器”都是典型的外動力外骨骼

按照這次“超能勇士-2019”比賽的報道，賽事圍繞外骨骼系統在單兵負重、機動、生存、防護方面的能力需求，設置了輕裝機動、負重行軍、物資搬運、彈藥裝填等7個比賽項目，還安排了防護集成、嵌入融合、意圖感知、單兵飛行等5個創新演示類樣機展示。基本上可以看出我軍目前對於外骨骼技術運用的看法——需要具備足夠的機動能力，強調負重和搬運重物兩類主要任務。至於將外骨骼作為“超級戰士”的基礎，給外骨骼加防護、加感知、加信息化、加行動能力什麼的想法則可以探索預研，但整體還屬於未來長期的規劃。

▲ 從外貌看，近處稱重的外骨骼似乎是一種分散重量的無動力外骨骼，而後面的則是一款有腿部組件的動力外骨骼

整體上來説，這和2015年總裝備部輕武器論證研究所主辦的“助力無限-2015”穿戴式外骨骼助力裝備挑戰賽對於外骨骼的認識基本一致（畢竟是助力嘛），不過在測試項目上相對更加粗糙一些，當年的比賽只有負載機動性能類、搬移託舉性能類和綜合性能類三種，總共13個考核科目。參賽隊伍和樣機也少，比起今年近百支的隊伍，2015年的比賽只有15家單位的12台樣機參賽，短短几年裏，中國在這一領域裏的發展速度之快可見一斑。

▲ 有關這場比賽的照片不多，這張照片裏，差不多已經聚集了全部的參賽機種了

2015年的比賽時，中國研製的外骨骼雖然已經在動力上分為液壓和電機兩大流派，但多數還是以下肢型外骨骼為主，多數都只能依靠背架揹負重物，只有少數能夠完成搬移託舉，以至於中科院合肥物質科學研究院先進製造技術研究所當年研製的“鋼鐵戰士”外骨骼雖然其實只是一款基於骨骼康復設計的產品，但已經能夠在當時的搬移託舉比賽中取得第一名了。

▲ 這麼多年來，我國的外骨骼研製技術也有了不小的進步

而在今年的比賽中，可以看到物資搬運和彈藥裝填這樣需要藉助上身或者手臂外骨骼設備的項目中已經有了不少的參賽機型。從一般結構上來看，負載機動最為簡單，一般只需要下肢型外骨骼上增加一個背部支架就行——實際上不少外骨骼設備的電池設備都是以這樣的形式揹負在背後的；物資搬運就相對複雜一些，需要在背部設置越過肩部的承力結構，讓腰部更多承擔搬運的力量，而減少對手臂的壓力；至於需要裝填炮彈的外骨骼，則會有相對複雜的上臂結構，以實現在不同角度下裝填沉重彈藥這樣的複雜動作。

▲ 這兩組搬運物資的外骨骼，都是用肩部的掛鈎將重量通過背部向下傳導

當然，外骨骼本身的技術並沒有特別複雜，雖然不少外骨骼都需要基於人體運動模型，用多組傳感器理解穿戴者的運動意圖，以控制外骨骼快速隨動，但絕大多數外骨骼在當代的運用卻長期停留在演示樣機或者實驗室階段，這其中一個致命的問題，就在於當代動力外骨骼的能源。

▲ 外骨骼背部的盒子，一般就是其儲存電池的地方

當代外骨骼通常使用電力作為外骨骼的能源，一般會使用大型的電池組揹負在身上，但這樣巨大的電池往往無法支持外骨骼的長時間運動。對多數電動外骨骼而言，1-2個小時算是常見的運動時間，但這點時間對於戰場上的多數任務來説都太短了（甚至不少展會上的外骨骼也都是“充電兩小時，通話五分鐘”的狀態）；而如果要繼續增加續航時間，則增加的電池重量就會嚴重影響到外骨骼的承重能力，甚至會縮短其續航時間。雖然理論上用內燃機驅動外骨骼也未嘗不可，但一來動起來就“突突突”的外骨骼一來缺乏隱蔽性，二來這樣的設備也無法在室內、車內等環境下使用。

▲ 這套看起來像是電機形式的外骨骼正在通過複雜地形的通過性測試

從這次參賽的外骨骼來看，腿部組件領域依然是液壓和電機兩大流派互相競爭，而在物資搬運等領域裏，還有不少似乎是無動力外骨骼的產品出現。相比複雜的動力外骨骼，無動力外骨骼的邏輯和結構都簡單得多，它們多數是通過一個背部支架，將穿戴者肩部、脊柱和腿部承受的負重壓力傳遞給下肢機械支撐結構，並最終傳導至地面，有的還會在腰部設置一個機械臂，幫助使用者持握一些重量較大的設備。無動力設備成本低、續航能力也近乎無限，生產裝備的難度都較小，似乎也反映了外骨骼在追求短期內運用中的一些考慮。

▲ 美俄兩國都有不少這樣簡單的無動力外骨骼，結構簡單，但是提高的負重能力也有限

至於引發不少人遐想的那張使用全身動力外骨骼的解放軍戰士在我軍的155毫米卡車炮前裝填彈藥的照片，則可以算是目前接近使用的外骨骼組件中看起來較為成熟的一種設想了。畢竟無論是我軍的155毫米自行榴彈炮/卡車炮上雖然都有一部分自動裝填，但05式的藥筒裝填完全依靠人力；卡車炮也只有炮尾的自動裝彈系統，將彈藥送上去的過程也要依靠人力；各型122毫米的加榴炮的彈藥裝填更是完全依靠人力。在這樣的重體力工作面前，動力外骨骼能夠明顯減輕裝填人員的身體負擔；加上當代炮兵作戰更多的是爆發的快速裝填射擊，頻繁更換射擊陣地是常態，而炮兵部隊這樣機械化裝備較多的部隊也有條件在轉移陣地間隙為外骨骼充電供能。

▲ 在短暫裝填上幾發彈藥之後，在轉移陣地過程中，外骨骼就可以趁機充電了

綜合來説，在外骨骼發展到目前這個階段，一時間又無法跨越動力來源這個技術瓶頸的情況下，在炮兵部隊這樣機械化程度較高且容易獲得能源補充的地方率先實現動力外骨骼的實際運用，並以此改善炮兵部隊的表現，從技術的角度來看，算是頗為可行的一種方式。