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单兵外骨骼装备技术简介作者：葛水平杨陈君陈耀凯来源：《中国新技术新产品》2016年第14期摘要：当前世界上很多国家，为了应对不断变化的军事变革，都在大力提升自己的单兵作战能力，而这就要依托于先进的武器装备，使得士兵的负重也大大增加，增大了作战难度。
而外骨骼装备的出现及应用将改变这种局面。
它不但可以增强士兵的负重能力，是一个非常不错的武器搭载平台，同时可以提升士兵的机动性和防御能力。
因此外骨骼技术作为一项前沿科技，势必在未来战场上起到很大的作用，具有十分广阔的应用前景。
关键词：单兵系统；外骨骼；应用前景中图分类号：TP311 文献标识码：A一、外骨骼技术介绍外骨骼（Exoskeleton）这一名词，来源于生物学昆虫和壳类动物的坚硬外壳，它是一种能够提供对生物柔软内部器官进行构型，建筑和保护的坚硬的外部结构。
人体外骨骼系统是一个穿戴在操作者身体外部的：“机器人”他能对穿戴者提供支撑保护的同时还可以为人体提供额外的动力和感知能力，可以大大地增加人体机能。
外骨骼技术是人体与机器的完美融合，穿戴者和外骨骼成为了一个闭环的协同系统。
机器通过多种传感器实时感知穿戴者的运动状态和运动意图，并进行实时分析，快速做出反应，以实现人机多自由度、多运动状态的运动辅助，并对穿戴者的行为运动进行放大，提升人体机能。
（一）单兵外骨骼技术的研究背景未来战争，越来越趋近小型化、特种化，所以单兵作战能力就显得越来越重要，战场上要求士兵拥有超强的作战能力及侦查能力，但是有时候受到地形、负重等因素的限制，人体机能的极限已经无法适应瞬息万变的战场情况。
在这种情况下，能够提高士兵身体机能的外骨骼装备就成为解决这个问题的最好方案。
（二）国内外研究现状目前，大多数国家对于外骨骼的研究都还属于初步阶段，比较先进的有美国和日本。
而我国对外骨骼领域的探索比较晚，但随着外骨骼机器人在社会上的需求量不断增大，我国也在这个领域投入了比较大的研究力量，也取得了一些成果。
外骨骼装甲的参数一、动力系统参数。
外骨骼装甲的动力那可是相当关键的。
就像汽车得有个好发动机一样，外骨骼装甲的动力来源方式多种多样。
有的是靠电池供电，这种电池的参数可就有讲究了。
它的电量得足够支撑外骨骼装甲完成一系列的动作。
比如说，一个普通的外骨骼装甲电池，可能容量得达到几千毫安时呢。
为啥要这么大呢？因为外骨骼装甲不管是在战场上飞奔，还是在救援现场抬重物，那都是要消耗大量电能的。
这电能就像人的体力，消耗起来可快了。
而且电池的充电时间也很重要，要是充电个把小时就能充满，那就太方便了。
可要是一充就得好几个小时，那就有点麻烦啦，就像你手机充电半天充不满，急死人。
还有一些外骨骼装甲是采用燃油发动机作为辅助动力的。
这燃油发动机的功率也有参数要求呢。
功率小了，带动外骨骼装甲就像小马拉大车，根本跑不动。
功率大了呢，又会带来很多其他问题，像是噪音大，还费油。
就像一个人吃饭，吃太少没力气干活，吃太多又撑得难受。
二、承重与负载参数。
外骨骼装甲能承受多重的东西，这也是个重要的参数。
想象一下，要是它连一个人的重量都承受不了，那还怎么让人穿着它去战斗或者干活呢？一般来说，比较初级的外骨骼装甲也能承受个几百公斤的重量。
这几百公斤可以是人的体重加上一些装备的重量。
比如说，一个士兵背着枪、弹药，再加上自身的重量，外骨骼装甲都得稳稳地撑住。
要是更高级一点的外骨骼装甲，承重能力能达到一吨多呢。
这就很厉害了，可以搬运一些大型的物体，在救援现场就像一个大力士一样。
承重能力强也得配合好的关节设计。
如果关节设计不合理，承受重量的时候就容易出问题，就像人的膝盖要是不好，背个重东西就很容易受伤。
负载方面呢，外骨骼装甲不仅要能承受重量，还得能合理分配这些重量。
不能让所有的压力都集中在某一个部位，得均匀地分散到各个支撑点上。
比如说，人的肩部、腰部、腿部都得合理分担重量，这样穿着的人才会觉得舒服，而且外骨骼装甲也能使用得更长久。
三、灵活性与机动性参数。
707所成功研制外骨骼机器人，未来可打造超级单兵战士美国科幻大片经常出现超级英雄拯救世界的桥段，备受全球观众们的欢迎，美国电影公司更是大肆收割全球票房。
随着科学技术的发展，曾经的科幻，却在越发地靠近抵近显示世界。
超级战士，在人类真实世界中的诞生，也并非完全不可能。
在2014年，美国科幻电影《明日边缘》就大为描述了外骨骼战士的超常规战斗力。
所谓外骨骼战士，是指穿戴外骨骼智能机械设备的人类战士，通过外骨骼智能机械设备，极大地提高普通人类战士的单兵作战能力。
这种可穿戴外骨骼智能机械设备，亦被称为“可穿戴的智能机器人”。
电影《明日边缘》中主角身穿外骨骼机器人早在1960年，美国通用电气公司就开发了一种名为“哈迪曼1”的可佩带单兵装备。
不过，“哈迪曼1”属于最初级的外骨骼机器人，仅仅能够代替人类的手臂，性能也极其有限。
1978年，美国麻省理工学院开始专门研究外骨骼机器人，并且得到五角大楼的支持。
虽然美国投入了大量的资源进行外骨骼机器人开发，但受限于技术，始终未取得显著成效。
“哈迪曼1”外骨骼机器手然而，日本却在该领域取得了长足的进步。
众所周知，日本机器人技术水平处于世界顶尖，诸多领域就连美国也比不上。
在外骨骼机器人开发上，日本筑波大学成功研制出全球第一种商业外骨骼机器人。
该外骨骼机器人能够完全地替换人类的双腿，帮助残疾人以每小时4公里的速度行走。
而且，穿戴该机器人的人类，不会产生任何不适。
它使用了大量的传感器和神经网络系统，能够充分协调人类的机体特征和生理变化。
但从全球来看，外骨骼机器人依然处于帮助人类修复部分肢体功能的阶段，尚且无法提高人类的身体机能。
而外骨骼机器人发展的终极目标，就是为了让人类穿戴后，能够拥有超常规的行动力，具有巨大的军事价值。
虽然研究未取得重大突破，但美国从未放弃外骨骼机器人的研发工作。
近年来，人工智能技术飞速发展，使得外骨骼机器人再次涌现曙光！由于人工智能技术出现得较晚，中国与美国几乎处于同一起跑线，丝毫不弱于美国。
未来战场的军事黑科技作者：佚名来源：《党员文摘》2018年第05期历史上，战争推动着科技，科技也改变着战争。
不过，与几十年、上百年前相比，今天的军事创新更加以人为本、更重视生命的价值。
举重若轻的机器外骨骼“外骨骼”一词来自希腊语，指的是昆虫坚硬的外壳，这种装备能通过液压装置增强使用者腿部和手臂的力量，让人们跑得更快、跳得更高、携带更多更重的东西，即便在负重的情况下也能健步如飞。
美国军方关于外骨骼的尝试最早可以追溯到上世纪60年代。
当时，美国通用电气公司与军方合作开发出了一种名为Hardiman的外骨骼装置，它能将人体的力量增强25倍，让佩戴者举起11公斤重的东西如同举起0.5公斤重的东西一样轻松。
如今，已经有不少外骨骼项目在医疗和军事上获得了应用。
如雷神公司为美国军方研制的XOS和XOS 2外骨骼系统;法国研发的大力神外骨骼系统和美国洛克希德一马丁公司研发的人类负重外骨骼（HULC）系统。
HULC是一种由锂离子电池驱动的下肢外骨骼，它能重新分布臀部和腿部的力量，让使用者能够轻松携带91公斤的装备物资。
与早期较为粗糙的外骨骼装备不同，HULC骨骼更为灵活易用，在其钛金属制成的支架中安装有多个传感器，内置的微型计算机能根据这些传感器的数据，让外骨骼与使用者的动作保持协调和同步。
能装进背包的“巡航导弹？”“弹簧刀”不是能拿在手上的小刀，而是一款小型无人机。
由于其体积小巧，既可用于侦察监视，也能用于对小型目标的精确杀伤，被誉为可藏身于背包的单兵“巡航导弹”。
“弹簧刀”无人机重量不到2公斤，机内装备有一枚小型炸弹，可由单兵使用小型弹射器发射，然后依靠电池动力飞行，升空后迅速展开机翼，能悄无声息地在空中高速飞行或盘旋，并将拍摄到的实时彩色影像传给地面控制人员。
一旦无人机操作手确认攻击目标，“弹簧刀”就会收起机翼，变身为一枚小型巡航导弹，直接撞向目标引爆炸弹。
据称，新版“弹簧刀”续航时间可达30分钟，飞行半径为9公里，“弹簧刀”会对4米以内的人造成致命伤害，但不会波及目标10米范围外的人员。
单兵外骨骼结构与运动分析随着现代科技的发展,武器装备水平越来越成为现代战争胜利的重要保证。
作战部队规模小、作战消耗高成为现代战争基本特征。
同时,反恐战争等新形式的武装打击对单兵装备要求越来越高,单兵负荷也随之增大,以单兵每天平均物资消耗为例,二战时20kg,越南战争时是90kg,海湾战争时已经达到了200kg,因此作为一种可以让士兵通过穿戴,从而提供支撑重量,辅助运动等功能效果的机械装置,单兵外骨骼机构可以帮助士兵更好的完成战斗任务。
2000年,美国国防先进研究项目局资助研究增强士兵机能的外骨骼(EHPA)的项目,目的旨在开发一种对外界环境变化有着智能识别并适应的外骨骼系统,通过试验,士兵载重能力,行动速度成倍提高,并能有效抵御轻武器弹药袭击（如图1）。
2结构与运动分析2.1 外骨骼组成及运动机理其机械结构由多杆开链机构、将重力传递到地面的脚托以及放置重物的托架三部分组成,其集成了传感系统、动力系统、控制系统等诸多复杂的系统机构。
开链机构与人腿同频完成运动并帮助人体承载重物。
负重信息传至脚托传感器,运动信息传至多杆机构上的传感器,通过搜集负重和人体运动信息,将信息提供给中央控制处理器计算来调整外骨骼的运动幅度,控制系统控制能源系统完成供能以及动力系统完成与士兵动作相匹配的动作。
工作机理如图2所示。
从外骨骼工作过程看,外骨骼机构主要由硬件连接部分、动力系统、传感系统和控制系统组成。
外骨骼能否正确配合并辅助人的下肢运动,成为外骨骼机构研究的关键问题。
因此,研究人体下肢运动规律成为实现研究设计军用外骨骼的关键前提。
2.2 外骨骼下肢自由度分析为了简化研究过程,降低分析难度,根据人体下肢运动习惯,本文设定人体下肢理想自由度即为下肢外骨骼设计自由度。
人体髋关节(Hip)主要实现大腿的大角度运动、腰的左右转动以及上体的弯曲运动,需要设置三个自由度,大腿的向前拍动速度大小决定着人体的运动快慢,此处需要加装驱动装置。
中国外骨骼装甲和生物技术的融合发展随着科技的进步和人们对未来生活的向往，外骨骼装甲技术成为了科幻电影中常见的元素，但在现实世界中，这项技术正在逐渐走向实用化。
外骨骼装甲技术结合了机械工程和生物技术，为人体提供了额外的力量和保护，具有广阔的应用前景。
而中国在外骨骼装甲和生物技术的融合发展方面，也走在了世界前列。
外骨骼装甲是一种能够增强人体力量和保护人体安全的装备。
它通过机械结构和电子控制系统，与人体骨骼相连接，为人体提供额外的力量和动力支持。
在军事领域，外骨骼装甲可以使士兵们在携带重物、行军和作战时更加轻松自如，提高作战效率和生存能力。
在医疗领域，外骨骼装甲可以帮助残疾人恢复行走能力，为他们带来新的希望和机会。
而生物技术是指利用生物学原理和技术手段来解决现实问题的一门学科。
生物技术通过对生物体的研究和改造，可以创造出新的生物材料和生物器件，为外骨骼装甲的发展提供支持。
例如，利用生物材料可以制造出更轻、更坚固的外骨骼装甲骨架；利用生物传感器可以实现对人体姿态和运动的实时监测和反馈；利用生物能源可以延长外骨骼装甲的使用时间等等。
中国在外骨骼装甲和生物技术的融合发展方面做出了许多重要的贡献。
首先，中国在外骨骼装甲技术的研发和应用方面取得了突破。
中国研发的外骨骼装甲具有较高的技术水平和实用性，已经开始在军事、医疗等领域得到应用。
例如，中国研发的“猎鹰”系列外骨骼装甲可以帮助士兵们携带重物、行军和作战，提高作战效能。
同时，中国还在医疗领域开展了外骨骼装甲的应用研究，帮助残疾人重拾行走的能力。
中国在生物技术领域的发展也为外骨骼装甲技术提供了支持。
中国的生物技术研究机构和企业在生物材料、生物传感器、生物能源等方面取得了重要的突破。
例如，中国的科学家们利用基因编辑技术，研发出了具有超强韧性和自愈能力的生物材料，可以用于制造外骨骼装甲的骨架部分。
此外，中国的科研团队还开展了生物传感器和生物能源的研究，为外骨骼装甲的智能化和可持续发展提供了技术支持。
碳纤维外骨骼来了，“钢铁侠”盔甲不再是梦
Rostec（俄罗斯,莫斯科）最近在8月21日至26日举行的国际军事技术论坛ARMY 2018上展示了战斗服的外骨骼。
据报道，外骨骼可以增加士兵的身体能力，同时保护关节和脊柱。
“这个原型已经在真正的军事行动中进行了测试。
这个外骨骼在2017-2018年由俄罗斯国防和内政部机构的特别分队进行了测试，”Rostec Sergey Arramov军备集群的工业总监说。
外骨骼由Rostec State Corporation的中央精密机械研究所（简称TSNIITOCHMASH，科罗列夫，俄罗斯）和GB Engineering（英国,南切斯）开发。
外骨骼由轻质碳纤维制成，并且当一个人在长途旅行和攻击期间，只要负重不超过50公斤（加上背包，特殊装备，武器和弹药）时，它能够给肌肉骨骼系统提供支持。
它是一种机械装置，带有人体关节形状的杠杆和旋转接头。
与主动外骨骼不同，被动外骨骼没有动力源，伺服电机，电子设备和各种传感器。
这使其更可靠和轻便（4至8千克，具体取决于配置）。
外骨骼装甲作文400字
当年在第一二次世界大战中，士兵的作用才是决定战争输赢的决定性作用，而如今的情境下，陆军会不会像骑兵那样消失在历史长河中呢？答案是不会！
一项技术的诞生已经解除了这种疑虑，使得步兵在未来不但不会消失在历史长河中，反而会在现代战争中扮演更加重要的角色。
这一项技术便是—外骨骼装甲，相信大家或多或少看过一些漫威系列的电影，对于钢铁侠这一个角色有着一定的了解，今天所说的外骨骼装甲就是一种类似于钢铁侠战衣的现代化单兵作战装备，它是一种由钢铁框架构成并且可以让人穿上的机器装备，这个装备能够提供而外的能量来供给四肢运动，又被称为动力装甲，凭借这套"服装，士兵便可以
成为现实中的钢铁侠。
未来更好地适应现代战争，它具有良好的防护性、对复杂环境的适应性以及辅助火力、通信、侦察、导航功能，在需要长途奔袭的行动中，能够通过动力系统搬运武器装备，减少士兵体力消耗，后期能更好的投入到行动当中。
它的作用不仅仅是用于装备部队，还可以用来帮助残疾人士或是老弱者行动，使人获得远超常人的力量。
30年以后单兵在战场上的武器装备和作战模式王兴铭071510129目前，发达国家制定的“未来士兵”单兵作战系统主要项目包括：传感器头盔：负责控制瞄准和通讯，并与一个电脑中心保持无线联系。
作战服：分为3层，外层防弹，中层控制随身装置的动力系统，里层负责监视士兵的身体状况。
一套2.3公斤重的微型气温调节系统，可用100瓦单位制热或制冷。
一个腕上火力阀，重约2.3公斤，随着话音命令，可以向300米距离内的目标发射子弹，其内含的4个发射器还可以向一公里内的目标发射榴弹。
一个可以持续6天的微型能源系统，并配有随头盔或武器一起的可持续3小时的再充电电池。
这些分系统轻便耐用，设计目标为总重量不超过士兵体重的15%。
而今天的美军士兵若需执行一次3天的任务，人均负重为41.7公斤。
试想未来士兵如果真装上了这么一套系统，那他们在战场上的威力将不再与现在同日而语。
通讯系统实现战友“零距离”一名正在作战的士兵受伤了。
他想要呼救，但如何与百米之外的战友取得联络呢？只见他不慌不忙地拿出背囊中的便携式电脑，打开左臂的键盘，十指跃动输入了一封电子求救信。
几分钟后，赶来救援的战友就出现了。
这一幕在装备有“未来士兵”系统的战场上不再稀奇。
未来战场上，通过强大的通讯系统，每个士兵将与整个电脑网络联接，改变单兵作战方式，始终与上级和战友保持联系。
便携式电脑由挂在腰部的电池供电。
电池可提供3天的电力。
士兵头盔上有能够自动弹出及关上的微型屏幕供他们查看网络信息。
这个屏幕能提供一张与全球定位系统相连的电子地图，精确标出战友所在的方位以及敌人可能所处的位置。
头盔内置式通话器则能让全军官兵悄无声息地保持通联。
最值得一提的是系统中的“夜光录像可视”部分。
它是一台连在步枪上可以连续拍摄照片的远红外照相机，能把拍下的照片及时通过内部网络传送给附近的战友，让战友帮着消灭敌人。
同时，长官也可以从便携式电脑上看到这些照片，从而观察局势，随时向士兵下达特殊命令。
关于外骨骼装甲美军一直都没有放弃钢铁侠梦一直都在
美国军方一直在关注动力外骨骼的研究，但外骨骼关键的电池和自动化控制技术直到21世纪才有了突破。
2000年国防高级研究计划局（DARPA）开始资助动力外骨骼的研制，目的是最终获得一种能帮助士兵负重、行走、搬运的实用化外骨骼。
2000年美国一家名为Sarcos的小公司在DARPA的资助下开始研究动力外骨骼，2006年该公司的XOS方案通过DARPA的批准，开始制造原型机。
图为全套XOS外骨骼。
2007年11月美国军火巨头雷神公司收购了Sarcos，开始研制第二代XOS 2外骨骼。
XOS 2分为作战型和后勤型两种型号，作战型只有腿部和腰部附件，后勤型增加了双臂助力。
XOS 2后勤型的重量仅有68千克，和一代相比更快更有力，电力消耗也只是一代的一半。
图为XOS 2 后勤型。
XOS的竞争对手是洛克希德·马丁公司与加州大学伯克利分校联合研制的人类负重外骨骼系统（HULC）。
图为还没有穿戴的全套HULC HULC仅重24公斤，能让穿戴者在负重90公斤的情况下以10公里/小时的速度在任何地形行走一小时，未来只需一块燃料电池就能持续工作超过72小时。
HULC没有双臂助力，在提举重物时只能通过胸前的吊臂进行。
HULC提取重物
身穿HULC的士兵越障
随着动力外骨骼技术的逐渐成熟，为外骨骼加上盔甲制造出动力盔甲已经是水到渠成的事情。
雷神公司已经在设计第三代XOS 3动力盔甲系统，盔甲由模块化铝合金和复合材料制成，液压管路统统遮蔽在内部，从而大大提高人员和系统的生存力。
龙源期刊网
未来兵器
作者：
来源：《初中生·博览》2013年第11期
我们一起分享几个“秘密武器”，那些还停留在科幻小说里的未来兵器。
单兵外骨骼系统：体力惊人的未来战士一直是科幻小说中常见的角色，如今美国的科学家正在将这种幻想变成现实。
据统计，试验人员穿戴上“金属骨骼”后，以3.2千米/小时的速度行进，其氧气的消耗量比不穿“金属骨骼”时减少大约15%。
未来士兵：俄罗斯自主研制的“未来战士套装”，防护系统可帮助士兵抵御大规模杀伤性武器和非致命武器的伤害；指挥系统包括通信、识别、信息处理、定向和导航工具。
战斗机器人：美国国防部对“无人战争”的要求是：只有战争，没有伤亡，即便达不到这个目标，也要把那些枯燥而危险的任务尽可能让机器人承担，尽量保护美国士兵的安全。
隐身坦克：这项技术绝对令人难以置信。
你扫视田野只见草木，但事实上你正盯着坦克的炮塔。
世界隐形物理学权威——伦敦帝国学院教授约翰·彭德瑞表示：“只要有足够的资金，在5年内将‘隐形坦克’投入战场作战是完全现实的。
”此话出于2007年，如今6年已过，看来我
们要时刻留心身边的草木了。
电磁炮：在《变形金刚2》的最后大战里，美军动用了一种国家机密级的神秘武器，从大洋上的战舰发射，击中了金字塔顶的组合金刚“大力神”，将其摧毁。
快速、精准、破坏力十足，这种武器就是电磁炮。
美国军方于2012年2月28日宣布，美国海军工程师在弗吉尼亚州的达尔格伦对地作战中心，成功试射第一部由军工企业制造的电磁轨道炮。
（李炜）。
未来士兵将装备防核服装
佚名
【期刊名称】《国际纺织导报》
【年(卷),期】2017(45)11
【摘要】近日，俄罗斯向外展示了它对未来步兵装备的设想——防核服装。
俄罗斯国有防务公司Rostec开发了一套极其坚固的服装，它采用钛外骨骼制造，并对穿戴者进行实时健康监测。
穿戴者能承受住极端环境条件下的温度，并且还有望在核战争中存活下来。
【总页数】1页(P67-67)
【关键词】步兵装备;服装;士兵;健康监测;极端环境;俄罗斯;外骨骼;核战争
【正文语种】中文
【中图分类】TS941.2
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