怎麼看待電影明日邊緣里的機械外骨骼?

像電影里以單兵作戰的外骨骼目前發展到了什麼階段?未來發展趨勢又會怎樣?除了洛馬,雷神那種單兵作戰,裝填炮彈,機械外骨骼還可以在哪些領域發揮作用?(P.S.不要粘貼複製那種幾年前發布的資訊,我想要比較新的專業文章)

————————我說的是不要複製粘貼門戶網站那種100來字的簡短科技資訊啊啊啊啊,不是那種我百度機械外骨骼就很容易知道的內容(我看了)啊啊啊啊,我想要類似《科學美國人》這種專業雜誌上發表的專業文章啊啊啊啊,軍事雜誌上的也可以啊啊啊啊


基本上這套系統屬於以目前的科技水平,集中精力搞搞可以實現個差不多的水平,相關的基礎技術現在都有,只是還不太成熟,也沒有全部都整合到一起。頭盔就是直接用的現有產品,也就是前面說的OPS-CORE的頭盔,加裝了護耳。其實OPS-CORE的這個FAST盔沒有護耳是為了方便特種作戰單位佩戴較大體積的拾音降噪耳機,同時使頭盔本身減重。另外這種頭盔上除了自帶夜視儀座之外(對軍隊和執法部隊來說主要是夜視儀,但是因為OPS-CORE同系列還有碳素和工程塑料版的basejump款等可用於極限運動的安全保護,所以也可以用來安裝頭燈和攝像機),兩側還有安裝其它配件,比如頭盔燈,或者外置的耳機支架,或是HALO跳傘用的氧氣面罩,擴展了頭盔的功能性。

基本算是裝了全套的FAST盔的高跳低開套裝,頂上還貼了識別燈。

男主小隊中一隊員佩戴的不是OPS-CORE頭盔,而是基於和頭盔同樣的懸吊系統的輕量化支架,小哥在上面裝了頭燈,側面導軌上裝了可能是識別燈之類的配件。

針對一些不佩戴大型耳機,而對防護面積有更高要求的部隊,又推出了片中中士頭盔上的這種護耳。而中士頭盔上的鏡片,在實際的OPS-CORE產品中也有這樣自帶防護鏡片,能夠向上收到頭盔中的產品,只是沒有片中那種投影信息的功能而已。總的來說,因為FAST頭盔出色的功能拓展性,它和CP公司的AirFrame盔,也叫斯巴達盔,已經因為被世界多國的精銳部隊採用,而被戲稱為地球聯合防衛軍套裝的標準配置,不但是歐美和他們的一些亞洲盟國,老毛子的特種部隊都在用,我國的一些特警也採購了國產山寨版(順便安利一下,國產防彈版FAST真的質量不錯,我拿朋友買的實彈測過,按照國軍標生產其實比原版的標準還高點,價格嘛,嘿嘿嘿)。順便,另外幾樣「地球聯合防衛軍」標準套件是多地形迷彩蛙皮作戰服、板式裝具作戰背心(plate carrier)和HK416自動步槍,已經到了不看國旗章分不清彼此的地步。影片中並沒有像上面HALO的圖那樣全面「聖誕樹」化,主要還是因為這種頭盔上面的鏡座、導軌之類的附屬設施看著比較炫酷,但是又不是光暈里master chief的頭盔那麼科幻,比較符合全片近未來風格的設定。

實際上的動力骨骼的前沿發展在某些方面已經超過了電影中的水平,特別是體積和重量。當然不帶降落傘,機降的線崩了,就這麼摔下來還不死這種氣死牛頓的水平是到不了的。哈佛大學的一個項目組前段宣布完成了輕量化外骨骼的樣機。這套外骨骼沒有很多在研的外骨骼項目那樣顯眼的金屬桿,而是採用具有一定彈性的柔性支撐結構設計,總重只有6.5公斤。總得來說,這幾年各家的外骨骼樣機都要比前幾年體積更小。因為除了題主說的洛馬、雷神那些用來拎炮彈的,現在已經開始向前線作戰部隊,甚至特戰部隊的使用推進了。

以前的畫風是這樣的

而最近幾年的風格基本都是這樣的

這樣的

甚至這樣的

當然,這也和不同用途的性能指標要求不同有關,不過總的來說,前線作戰部隊對外骨骼的需求還是希望其自重更小一些。這樣也方便為外骨骼包覆保護層。差不多就是這樣。後方一些後勤部隊,特別是考慮需要搬運彈藥之類的重物,可能就需要塊頭更大一些的。像下圖裡面Revision的Kinetic Operations Suit(動力行動服裝)就比較接近現實中戰鬥用外骨骼系統的願景。該項目發端於美國特種作戰指揮部USSOCOM的TALOS項目。TALOS取名自希臘神話中的牛頭機械巨人,是Tactical Assault Light Operator Suit,即戰術突擊輕型行動服的縮寫。其名字寓意正映射了該項目產品機械輔助動力、防彈、增強戰場勢態感知的要求。五角大樓還為能夠設計製造出能夠達成TALOS項目目標的產品的公司設置了一筆獎金。有56家企業、16個政府部門、13所大學和10個國家級實驗室參與到這個項目當中來。而Revision的產品就是針對TALOS項目推出的產物。按照TALOS項目的規劃,2014年要拿出具有「初代樣機能力」的樣品,即沒有動力的展示產品,並於2018年交付可以用於實戰的產品。而Revision Military的進度應該算是相當可以,在2015年的特種行動部隊工業會議(Special Operations Forces Industry Conference,SOFIC)上,也就是2015年5月底就展示了帶有動力功能的產品樣機。該系統由一個背包中的核心組件提供電力和控制,關節設置有感受器,可以根據人的運動趨勢提供助力。使用者上身穿戴的防彈背心/護具使用XSAPI級防彈材料,下肢也裝有能夠防護破片的防護板。頭盔也採用全包覆的設計,只有眼睛區域掏空,但是當放下頭盔上可以掀起的光學輔助模塊時,眼睛區域也被完全覆蓋。使得防彈材料對士兵的覆蓋區域從傳統的只能防護18%的核心區,提升至60%。另外,包括能源背包、防彈背心、下肢護板和頭盔等全部組件,都是與外骨骼相連,並使得使用者自己不用負擔其重量,而都由外骨骼承擔。應該說已經實現了TALOS項目的大部分目標。最大的問題就是動力的續航能力,在2015 SOFIC上展示的樣品,其續航能力據稱是6至7小時,對於一些特種戰鬥來說還是挺短的,而且我看的視頻裡面那個解說指的還是沒有防彈組件,僅僅是人穿上腿部外骨骼的耗電量。目前為Revision Military提供電池的是加拿大的Panacis公司,他們開發的sharepack被用在全套的Revision動力行動服上,被安裝在後背的背包里,體積看起來也不是特別大。

安放在背部背包里的Sharepack電池,不知道更換是不是方便。另外也能看到頭盔後面延伸下來的支撐結構,這個設計不但能使使用者的頭部幾乎不需要承擔頭盔的重量,還可以進一步降低傷害,因為即使是防彈頭盔未被擊穿,擊中頭盔的衝擊也可能給士兵頸部造成嚴重傷害。

和現在的實物相比,電影中動力機甲做的這麼龐大,當然也是出於藝術效果的考量,特別是對手是身材龐大的以近距物理攻擊為主要手段的外星人,所以機體就要做得更耐揍一些,其中個別型號還要進行炮擊支援,就更要加重。這個改造還是合理的。而且影片中對很多實際使用的細節考慮也比較到位,因為影片中的外骨骼上肢提交較大,槍械通過機械裝置固定在外骨骼上通過手柄操作,所以彈匣也被設計成不需要用手更換而直接從掛載在外骨骼外側的介面更換。而使用者的裝具也相應改變,相比於現實中軍用外骨骼在最外面套裝具以方便士兵更換彈藥的做法,影片中士兵將類似SS precision的輕量化攜行具那樣用一層薄皮保住防彈板的防彈背心穿在內層,而將外骨骼的胸廓約束具壓在外面。可見設計者對裝備的使用考量非常周到,值得國內的影片道具設計者好好學習一個(國內貌似還沒有用到這樣的設計的科幻片,只有把外星人當魔法師和神仙用的魔幻B級片。。。)

SS Precision的輕量化板式裝具,影片中的不是這個,但是一個意思。

目前現實中還不多見的,估計就是肩上這一對了。一些反坦克導彈發射車上有類似的懸臂機構,但是要像片中那樣收放自如,還看哪打哪,估計困難還是不小的。

頭盔屏幕上面的戰術信息投影也是現在可以實現的,而且其開發也早於前面說的google glass,只是能不能做到單兵這個尺寸的問題。比如美國F-35使用的頭盔

相比Google glass那種單片式的顯示,F-35戰機使用的頭盔還是針對兩眼視差進行的投影,也就是說飛行員看到的戰術信息感覺上是立體的。所以其實要和民用產品相比的話,影片中的頭盔顯示器更接近微軟的hololens,其在體積上也更接近步兵作戰頭盔的要求,價錢也更和諧一些。因為F-35這種要接駁戰機上複雜的多種感測器綜合數據的飛行頭盔,需要根據每個飛行員的臉型、眼睛位置進行單獨調整,造價也相當高昂。目前針對步兵的設備,除了各大流氓在搞的形形色色類似美帝陸地勇士那樣的上翻顯示器之外,最接近片中的透明鏡片顯示方式的,是英國BAE公司的QQ戰士(大誤),Q-warrior頭盔顯示系統,也是可以通過導軌掛在FAST盔的一側(對,F-35最早那個高大上的頂級頭盔玩脫了之後換的相對低配版的那個也是BAE他們家的)。透明鏡片的好處是可以採用增強現實的方式直接將戰術信息投影到眼前,使士兵看到的實景與數據信息疊加在一起。而目前大多數單眼顯示器,都是作為單獨的信息顯示屏來使用的。通常是現實槍械瞄具上的攝像設備採集到的信息,以及在不能帶開胸前顯示器的時候(夜間,胸前的顯示器大屏太亮),作為替代方法使用。

美國陸地勇士系統的「遺產」中的單眼顯示器,陸地勇士計劃在2007年被取消之後,2008年又重啟了。

法國的Felin

土鱉的傳說中的05戰略步,其實正式命名是11式,也是步兵系統的一部分,也使用的單眼顯示器。

而BAE Q-warrior系統這樣的AR顯示器,則可以實時地顯示一些戰術信息,比如紅外鏡頭拍攝到的前方圖像,實時的方位指示和導航信息等,忽略現在體積還比較大這個問題不說,實用性上還是比上面幾個強不少的。當然,Q-warrior這個投影的方法還是比較類似google glass的,可以暢想一下如果和hololens結合在一起效果就應該和影片中的差不多了。

另外,從前面對影片中中士的截圖可以看出,其顯示信息的面罩在被擊碎了一半的情況下仍能使用,這個對於目前的大多數士兵系統顯示設備來說估計都不太容易實現。但是有一樣類似的東西可以這麼用,槍械使用的Eotech衍射式瞄具,官方稱可以在屏幕破碎或被覆蓋不超過一定比例的情況下正常使用。不過衍射式全息瞄具的分劃圖樣是「刻蝕」在衍射鏡片內的,並不能顯示實時的動態信息。

這倒不是說EOtech用了什麼黑科技的自動補償方式,而是衍射式這種方式自帶加成。綜合這幾個方面的因為,明日邊緣裡面的外骨骼基本屬於現有技術可以能夠大差不差,只是性能指標有差別的地步。除了軍事用途,外骨骼在醫療、勞動保護等方面也有應用。比如日本的一些企業開發的外骨骼系統,之前主要用於老年人保健和搬運重物這些方面。 日本企業Cyberdyne(對,就是終結者裡面那個用終結者的晶元高出了天網的那個公司的名字)前幾年開發了一套液壓助力肢體套裝(HAL),長得還蠻人畜無害的樣子。

除了搬磚,還能用於殘障人士復健

一些歐美研究組的類似的產品也在公眾面前出現過,因為動力外骨骼可以比較完善地模擬人的步態,能夠比病人單純靠上肢支撐用下肢進行復健聯繫的效果更加顯著。然而這套系統到了第二代,畫風就不太一樣了。雖然你裝成一副是去福島打掃衛生的樣子,然而你的美術風格暴露了一切。

據說還是用了腦波控制的黑科技,說起來,11區造的那個腦波控制貓耳朵還是蠻有意思的,我就是請問下,是不是你們下一步計劃造高達?(高達在策劃初期其實是想做成動力服,但是考慮到不好賣周邊才被要求改成了大機器人)

發端於美國加州大學伯克利人體工程實驗室的suitX公司今年早些時候發布的「鳳凰」外骨骼系統,其目標是更輕巧,更廉價,整套系統27磅,也就是不到25斤,確實還是挺輕便的,4萬美元的價格,雖然絕對值來說不低,但是對於很多可能下半生都沒法脫離輪椅生活的人來說,卻可以算得上是回報率相當可觀的投資了。

洛克西德馬丁不但設計製造軍用的外骨骼,還開發了上圖這種FORTIS工業用外骨骼其結構相對來說更加簡單,貌似沒有動力系統,只是為工人提供能夠將重力分散向地面的必要支撐,還設置有放置工具的懸臂,據說使用這種外骨骼的工人可將工作效率提高20倍。

奧迪工廠中使用的「非椅子」式椅子,也是一種無動力下肢外骨骼,主要目的是通過幫助工人減輕特定姿態下的身體壓力而實現減輕疲勞、提高生產效率的目的。不過他們口氣倒是沒那麼大,據說目標是提高30%。

韓國大宇給船廠工人設計的動力外骨骼

韓國現代的動力外骨骼

我國的動力外骨骼走上檯面比較多的當然是軍用的,作為全球最大的美粉,本著美國有的我們也得弄個玩玩的精神,土鱉如果沒有就不正常了。當然民用的也是有的,我之前就碰到過一位為設計老年人用的低速助力外骨骼的朋友,但是並沒有他的產品的照片。下圖是一些院校開發的動力外骨骼。可以看出來其中一些也是以復健為目標的。

最後上個軍用的,從它那一看就和簡易式書架一個畫風的鋼條就能看出來,這個肯定是早期樣機了。

2014年在珠海展出的產品,顏值大幅提升

動作的靈活性還是相當不錯的,因為這個側踢的動作,有外媒將其成為功夫骨骼。


頭盔用的是原型是美國OPS-CORE公司的 FAST頭盔。電影中增加的了側面防護板附件和下拉護目鏡(應該有類似谷歌眼鏡的信息顯示整合能力)。國內有山寨ABS工程塑料版和凱夫拉芳綸纖維防彈版。這玩意國內的國產山寨版已經在國產軍旅電視劇里出現過了。原版防彈版本可以防護手槍子彈的攻擊。

盔甲是機械外骨骼,根據美軍在研的機械外骨骼做了一定程度的科幻改進,例如後背的2個智能武器手臂。盔甲的原型是洛克希德·馬丁公司研製的加固型HULC人體負重外骨骼。 總體來說比鋼鐵俠更現實一些。但現實世界裡 機械外骨骼的難點是動力系統的續航能力。電影中由於比較科幻,所以會有一些超前.

這是來自豆瓣的評論


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