異塵餘生4 動力裝甲原型圖鑑及介紹

異塵餘生 4 (Fallout 4)

異塵餘生4 動力裝甲原型圖鑑及介紹 ,《異塵餘生4》遊戲中動力裝甲是有其設計原型的,當然相信有很多玩家已經猜到了,它就是動力外骨骼系統,今天蝦米攻略小編帶來《異塵餘生4》動力裝甲原型圖鑑及介紹,讓我們一起來看一下吧。

異塵餘生4 動力裝甲原型圖鑑及介紹


遊戲與現實對比

異塵餘生4 動力裝甲原型圖鑑及介紹
遊戲中的動力甲


電影中的動力外骨骼


現實生活中的動力外骨骼


起源:從插畫中走出的動力外骨骼

動力外骨骼(Powered Exoskeleton),顧名思義,它不同於我們在以往的軍事戰爭或科幻電影中所見到的鐵甲洪流,而是附着於人體外部的“人工智能”:為穿戴者提供保護,並根據人的肢體活動來感應、伺服、驅動機械關節重現動作,用以提供額外的動力,幫助使用者跑得更快、跳得更高、負重更強。


▲影視作品中的外骨骼

從嚴格意義上來講,動力外骨骼也不同於《阿凡達》中頻頻出鏡的AMP外骨骼機甲。理想狀態下,動力外骨骼足夠輕便,不僅能夠用于軍事,還可以幫助殘疾人起身行走。因此,我們可以將它定義為可穿戴設備領域最特別,也是最有望軍民兩用化的品類。


▲AMP並非完全意義上的動力外骨骼,可稱之為外骨骼機甲

有關動力外骨骼的起源可以追溯到19世紀。有趣的是,它並非源於發明家,而是出自英國著名插畫師Robert Seymour在1830年所繪的《Walking By Steam》。自此,以蒸汽為動力的行走輔助裝置啟迪了無數科學工作者對這一概念的探索,也成為了當代動力外骨骼技術的雛形。


▲《Walking By Steam》

到了1890年,一位來自俄羅斯的天才少年尼古拉斯·亞金髮明了一套可以輔助人們行走、奔跑和跳躍的外骨骼裝置。但由於這一裝置的構造過於簡單:僅僅有鋼板彈簧和氣囊式氣壓閥,因此它仍需要人的行走來驅動它,並不能提供額外的動力,所以它仍算不上真正意義上的動力外骨骼。

但即便如此,這些敢為人先的藝術家與發明家依然為後人留下了寶貴的借鑒價值。於是,更加成熟的構思與創造在20世紀的美國開花結果。


發展:DARPA跌倒在前 通用出師未捷

1917年,美國發明家萊斯利·凱利提出了一部名為"Pedomotor"的步動輔助裝置,由蒸汽驅動的它奠定了現代動力外骨骼的研發基礎,也率先還原了Robert Seymour的《Walking By Steam》。但由於在實際使用時穿戴者必須背負一台小型蒸汽機,且Pedomotor的設計過於簡單,無法完美地隨人體完成複雜的結構變形,最終被無奈擱淺。


▲Pedomotor外骨骼

近半個世紀后,我們直接來到1958年。此時正值冷戰時期,美國為在軍備、科技與太空領域全面超越蘇聯,成立了曾發明過因特網、GPS等偉大技術的美國國防先進研究項目局——DARPA。


▲DARPA

DARPA成立一年後,被譽為“美國科幻黃金時期的四大才子”之一的羅伯特·海因萊因在這一年出版了經典科幻小說《星船傘兵》,並首次提及了“增強裝甲”概念。沒有人會想到,這種聽起來似天方夜譚的動力裝甲在一夜間深深植根於美國發明家的思維中。


▲《星際爭霸》的槍兵裝甲非常接近《星船傘兵》中的“增強裝甲”

1960年,或許是受《星船傘兵》的啟發,在Nail Mizen的帶領下,專註於“黑科技”的DARPA開啟了當代史上第一次真正意義上的動力外骨骼研發,也使得動力外骨骼首次軍事化。但遺憾的是,這一裝置由於供能不足,無法維持長久的續航,在那個相對保守的年代,被認為噱頭大於實用的它被逐漸遺忘。


▲哈迪曼

直到1965年,美國軍方和通用公司聯合研發了一部名為“哈迪曼(Hardiman)”的動力外骨骼裝置。哈迪曼通過液壓和電機驅動結構,一改DARPA遭遇的供能不足問題。配合力覺反饋感應系統,哈迪曼不僅能夠感受穿戴者的動作意圖,還能將用戶的力量放大25倍。這一切看似完美,但整機重達680千克的它根本無法讓穿戴者自如行走。


▲哈迪曼最終被改造為機械臂

儘管“哈迪曼”項目最終被改進成為一部機械手臂,但最終還是因操作困難而黯然落幕,這也標誌美國在20世紀對動力外骨骼的研究以失敗而告終。這是一個時代的終結,但並不代表着動力外骨骼自此無人問津,更不代表着美國就此停止對這一新興領域的探索。

我們來到世紀之交,DARPA這次又“坐不住了”。


成熟:美帝豪擲數億 全面布局軍用

2000年,加州伯克利大學接受了DARPA5000萬美元的投資,並研製出了"Berkeley Lower Extremity Exoskeleton(伯克利下肢外骨骼系統,即BLEEX)",這也是目前最“長壽”的動力外骨骼裝置之一。


▲BLEEX

相比於在19世紀屢遭瓶頸的軍用外骨骼,BLEEX的研發過程則顯得更加沉穩、切合實際。專註於提升穿戴者負重的它將設計重心轉移到腰間與腿部的支撐結構上。BLEEX不僅能讓美軍輕鬆擔起90公斤的負重,同時還能穿越複雜的地形。當BLEEX的動力不足時,佩戴者還可以將它從腿部拆卸下來,並摺疊成一個規格化的背包,方便存儲與運輸。

實用性與便攜性兼具的BLEEX為動力外骨骼的進一步研髮指明了方向。不久后,一家位於美國猶他州、名為"Sarcos"的科研企業在接受了DARPA的訂單之後也開始研究外骨骼系統。其首部成品在2006年經過了DARPA的方案審核,它就是近年來聲名大噪的XOS。


▲XOS

XOS具備前所未有的動作靈敏度,同時還可以提供高達6:1的力增比:緊貼身體表面的傳感器能夠直接感應到穿戴者的動作幅度和力度,通過電腦計算后,XOS可以輸出相同的幅度和6倍的力度。不過遺憾的是,XOS初代原型機的續航時間僅有40分鐘。


▲XOS-2

2007年美國軍火巨頭雷神公司收購了Sarcos,並於2010年研發出了XOS-2動力外骨骼系統。XOS-2重量輕了10%,能耗降低了50%。力增比達到了驚人的17:1。性能的全面增長使之深得美國軍方認可,並被《時代》雜誌列為2010年的50大發明之一。


▲目前應用最廣的HULC動力外骨骼

在XOS問世的同時,深耕於航空航天技術的洛克希德·馬丁公司首次涉足動力外骨骼領域,並成功發布了HULC(Human Universal Load Carrier,人類負重外骨骼)系統。初代HULC可以提供大概90公斤的負重,並使得穿戴者在無負重感的條件下以接近16公里/時的衝刺速度疾行。

經過洛克希德·馬丁公司的不斷改進,最新一代的HULC在加滿燃油后不僅擁有24小時的超長續航,還能夠完美同步士兵的複雜動作,其中包括深蹲、匍匐等。在美軍TALOS項目(輕型戰術突襲操作服)尚未完全實現前,可以說HULC是目前性能最強的單兵動力外骨骼裝置,現已在美國軍方全面展開試驗。


日本:轉型醫療領域 民用裝備興起

除了美國,在其他國家中我們也不難覓得動力外骨骼的身影。只不過由於特定的政治、信仰或技術原因,這些外骨骼的功能特點往往面向民用。隨着材料學、電氣工程等科技領域的不斷發展,在1997年,一個來自日本、名為"Cyberdyne"的公司開始了對動力外骨骼裝置的全面研究。


▲HAL

由Cyberdyne推出的HAL,是人體輔助義肢(Hybrid)的縮寫。首部HAL骨骼增強原型機由日本筑波大學生產,在結合了電腦控制和電池供電系統后,HAL的整體重量不足25公斤,即便在今日看來也非常輕便。但也正是因為材料密度和硬度的不足,和軍用標準相距甚遠的它自問世起便着重被應用於民用負重及醫療領域,幫助殘障傷患者行動或復健。


▲HAL

通過近10年的研發,HAL輔助義肢已被開發至第5代,重量也由25公斤縮減到10公斤,進一步滿足常人的承受力。通過感測體表的一些生物訊息,例如肌肉的運動還有神經電流的改變,HAL可以模擬穿戴者的動作。並且在平行的方向上增強穿戴者的力量和耐久。目前HAL已於2014年在本國小規模上市,被認為是最成熟的民用外骨骼系統。


▲Cyberdyne的新型民用產品

有趣的是,為了避免HAL被軍用化,Cyberdyne公司曾婉拒了美軍和南韓軍方的資助。也正是因此,吃了閉門羹的美國只能再次寄希望於自主研發,才有了上文中我們提到過的BLEEX外骨骼系統。科技需要夢想家,向Cyberdyne致敬!


▲Rewalk

此外,由新西蘭科技公司REX Biotics設計研發,可代替輪椅的REX;以及由以色列埃爾格醫學技術公司發明的ReWalk,都是近年來在醫療領域舉足輕重的民用外骨骼系統。猶記得在去年落幕的巴西世界盃中,佩戴動力外骨骼的癱瘓青年——平托的那一腳開球讓無數人為之動容。

不過,儘管動力外骨骼在民用領域大有可為,但這並不代表着它真的面向平民。目前已上市的民用外骨骼系統平均售價在7萬美元左右(約合人民幣43.67萬元),若想進一步控制成本,仍需假以時日。


設計挑戰

剛剛起步的動力外骨骼仍面臨著未知的前景與諸多挑戰,其中主要體現在續航和動力的不足上。那麼放眼國際,這一高新科技產業是否面臨著同樣的局限呢?


▲動力外骨骼仍難以勝任高難動作

雖然動力外骨骼已活躍於世界科技舞台近百年的時間,且在近幾十年內取得了很大進展,但回到現實中,還有很多問題仍待解決。在最基本的動作同步上,肌電信號採集的方法有很嚴格的外界環境限制:傳感器會因汗液等細微因素的影響而受到干擾,使得外骨骼在進行動作的反饋時產生延遲,難以勝任高難度動作。


▲動力外骨骼會對人體造成壓迫,導致血液不暢、肌肉變形

其次,受限於外骨骼捆綁式的穿戴方法,會對人體造成壓迫,導致血液不暢、肌肉變形,並因此影響外骨骼的定位精度。此外,由於目前外骨骼裝置的續航、重量、韌性、彈性以及堅固性都有待提升,因此,開發全新的材料和便攜式能源成為了目前最難攻克的技術難題。

來源:gamersky

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