“被动外骨骼”是相对于“动力外骨骼”而提出的一个比较新的概念。由于“动力外骨骼”的动力依赖,续航能力在当前动力技术限制下,严重影响其实际应用,因此,“被动外骨骼”技术自然被提到人们的关注之中。
当前我们见到的“被动外骨骼”技术大约有以下几种:
一、弹簧蓄能,绞结框架式:
例如:图1 XPED2被动外骨骼
这种装置出现比较早,但由于结构复杂、臃肿、实用性差,人们使用较少。
二、重力支架式:
例如:图2 美国洛克希德马丁公司为美军研制的外骨骼装置
这种装置适用于定位站立,负重操作的岗位,站立时全部重量由支架支撑,但是移动不便。优点是结构简洁,便于制作。
目前,日本的科技工作者也在试制类似结构的装置。
国内的科创企业也在研发制作此类装置。
如图3 腰部支撑装置
如图4 普力负重外骨骼装置
这种装置的最初创意十分简明,就是把“动力外骨骼”的动力系统拆除,仅保留基本机械结构,用人力来替换原来的动力系统。当然是准备减轻负荷的。但是,这个科技路径看起来简单直接,其实是此路不通。道理很简单,就如现在玩的平衡车,去掉了电控和动力,人就没法玩了。这与负荷大小没有关系。美国人为了给陆战队士兵减负,先是设想使用动力外骨骼,但是由于动力问题碰壁。2014年7月5日美国《华尔街日报》网站报道:“美国军方向加拿大研究人员求助,以研发一款无动力驱动的外骨骼战衣替代品”。现在我们看到,美国军方没有得到相应的帮助,只能向部队提供目前这种“重力支架式”的定位站立被动外骨骼,陆战队员所需的那种可以“负重行走的被动外骨骼装置”现在尚不知音信。
三、超轻被动加固士兵外骨骼:
这是加拿大和澳大利亚的科技人员基于人体体重分配理念,及有效分配负重
的原理,而正在研制的一种装置。这项研究始自2005年,其创意来自科研人员对人体骨骼生理形态的功能开发。科技人员发现人体骨骼结构十分合理,有巨大的承重潜力待于开发。所以研发了一种可以紧密贴附人体的背、腰和腿部的仿生外骨骼结构,有点像医用的“护腰”、古代士兵用的“绑腿”和举重运动员用的宽大的腰带,对人体各部位进行加固,并将各部位进行适当的连接和重力传递,最终把重力传递到地面。从而达到加强士兵负重能力的效果。这就是2014年美国求助加拿大的原因,但经考察和研讨,双方感觉此方案不妥,不能达到美方预期,而作罢了。
2018年3月6日--8日,加拿大mawashi公司生产的UPRISE战术外骨骼和其他外骨骼制造商参加了在比利时维尔沃德军事基地举行的研讨会,会中展示和论证了其实际运用能力,这是由北约反恐工作计划委员会赞助的,基于制定支持爆炸品处理操作者对于战术集成外骨骼的“最低军事要求”的总框架,调查证明,目前市场上可用的外骨骼技术如何对排爆队的作业提供直接协助。
见图:UPRISE战术外骨骼
由图中可以看到,这种外骨骼虽然结构组成很仿生,创意新颖,但其负重和驱动的结构方式与“重力支架式”基本一致(尽管把接地支撑移到了腿内侧),所以它还是继承了“动力外骨骼”的基因。因此,也存在着与“重力支架式”相应的弱点。图中可以看到,穿着此外骨骼的士兵其立姿在任何情况下都是跨步立,没有军人常规的双腿并拢的立正军姿。甚至在视频中显示的负重步行,也是两腿左右岔开的哈步。(所以把接地支撑移到腿内侧也无大碍。)
当前我们见到的“被动外骨骼”技术大约有以下几种:
一、弹簧蓄能,绞结框架式:
例如:图1 XPED2被动外骨骼
这种装置出现比较早,但由于结构复杂、臃肿、实用性差,人们使用较少。
二、重力支架式:
例如:图2 美国洛克希德马丁公司为美军研制的外骨骼装置
这种装置适用于定位站立,负重操作的岗位,站立时全部重量由支架支撑,但是移动不便。优点是结构简洁,便于制作。
目前,日本的科技工作者也在试制类似结构的装置。
国内的科创企业也在研发制作此类装置。
如图3 腰部支撑装置
如图4 普力负重外骨骼装置
这种装置的最初创意十分简明,就是把“动力外骨骼”的动力系统拆除,仅保留基本机械结构,用人力来替换原来的动力系统。当然是准备减轻负荷的。但是,这个科技路径看起来简单直接,其实是此路不通。道理很简单,就如现在玩的平衡车,去掉了电控和动力,人就没法玩了。这与负荷大小没有关系。美国人为了给陆战队士兵减负,先是设想使用动力外骨骼,但是由于动力问题碰壁。2014年7月5日美国《华尔街日报》网站报道:“美国军方向加拿大研究人员求助,以研发一款无动力驱动的外骨骼战衣替代品”。现在我们看到,美国军方没有得到相应的帮助,只能向部队提供目前这种“重力支架式”的定位站立被动外骨骼,陆战队员所需的那种可以“负重行走的被动外骨骼装置”现在尚不知音信。
三、超轻被动加固士兵外骨骼:
这是加拿大和澳大利亚的科技人员基于人体体重分配理念,及有效分配负重
的原理,而正在研制的一种装置。这项研究始自2005年,其创意来自科研人员对人体骨骼生理形态的功能开发。科技人员发现人体骨骼结构十分合理,有巨大的承重潜力待于开发。所以研发了一种可以紧密贴附人体的背、腰和腿部的仿生外骨骼结构,有点像医用的“护腰”、古代士兵用的“绑腿”和举重运动员用的宽大的腰带,对人体各部位进行加固,并将各部位进行适当的连接和重力传递,最终把重力传递到地面。从而达到加强士兵负重能力的效果。这就是2014年美国求助加拿大的原因,但经考察和研讨,双方感觉此方案不妥,不能达到美方预期,而作罢了。
2018年3月6日--8日,加拿大mawashi公司生产的UPRISE战术外骨骼和其他外骨骼制造商参加了在比利时维尔沃德军事基地举行的研讨会,会中展示和论证了其实际运用能力,这是由北约反恐工作计划委员会赞助的,基于制定支持爆炸品处理操作者对于战术集成外骨骼的“最低军事要求”的总框架,调查证明,目前市场上可用的外骨骼技术如何对排爆队的作业提供直接协助。
见图:UPRISE战术外骨骼
由图中可以看到,这种外骨骼虽然结构组成很仿生,创意新颖,但其负重和驱动的结构方式与“重力支架式”基本一致(尽管把接地支撑移到了腿内侧),所以它还是继承了“动力外骨骼”的基因。因此,也存在着与“重力支架式”相应的弱点。图中可以看到,穿着此外骨骼的士兵其立姿在任何情况下都是跨步立,没有军人常规的双腿并拢的立正军姿。甚至在视频中显示的负重步行,也是两腿左右岔开的哈步。(所以把接地支撑移到腿内侧也无大碍。)