外骨骼：大有用武之地

发布时间：2023-01-19 16:55:17

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 外骨骼：大有用武之地
作者：肖优明
来源：《检察风云》2018年第03期

外骨骼指的是一种能够对生物柔软内部器官提供构型、建筑和保护的坚硬外部结构，一般将虾蟹和昆虫等节肢动物体表坚韧的几丁质的骨骼称为外骨骼，有时也指软体动物的贝壳和棘皮动物石灰质的板和棘，能对身体起到保护和支持作用。

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 从科幻到现实生活
动力外骨骼是一种能够增强人体能力的可穿戴机器，最初以机械或电子设备形式出现在《极乐空间》等科幻小说和电影中，近年来现身于一些实验和真实情境中。外骨骼结构虽然是一个规模相对较小的机器人市场，但是现在有越来越多的公司加入进来。已经从最初的医疗和军事用途拓展到日常应用场景，比如增加员工的生产效率，甚至是帮助老年员工延长工作时间。
外骨骼结构的应用始于医学和军事领域。日本生化人公司早在1997年就已经将一种腿部支撑结构用于一些医院中，帮助那些受伤的病人进行恢复。在2011年福岛海啸之后，这种名叫“综合下肢助力”的外骨骼结构也被用于重建和救援工作中。因为整套防辐射服重量达到60公斤，普通人无法穿戴这样的设备连续长时间工作，所以外骨骼支撑结构成了必要的辅助。 美国国防部投资290万美元和哈佛大学实验室尝试开发的“软性外骨骼结构”，颇受关注。与其他外骨骼结构使用金属和强大机械马达不同，这种可理解为一条可以贴身穿着的“运动紧身”装备只起到基本的支撑作用，旨在让中风患者或者其他肌肉力量低于正常人的人可以更自然地行走和运动。支撑作用通过特殊的液体材料实现，该材料能根据弯折程度改变弹力。 德国宝马汽车公司在依赖使用机械手臂减少人工操作的同时，也在为工人研发外骨骼支撑设备。该公司和慕尼黑大学合作，给员工分发一种3D打印定制的手套，能够帮助大拇指完成重复性的生产动作。
日本松下公司研制出一种轻便版的外骨骼支架，工人穿上之后可以轻松地到处负重移动。通过在背部、大腿、小腿到脚部的区域里用碳纤维材料支撑，配合着可以由传感器唤醒的动力马达，能够轻松地帮人负重15公斤工作。
韩国大宇造船公司引进松下设计的上肢支撑外骨骼Kubota后，造船工人能提举起30至100公斤的重物。韩国造船业向来以机械化程度高而闻名，这个机械臂使得仅存的人工操作变得更像机器生产。
松下将要发布它和奈良子公司一起开发的新外骨骼外套，这个更强劲的完整外骨骼结构像钢铁侠，据说能够实现100公斤负重。它让人类能够适应更紧张的工作环境，与此同时也使人类扮演了机器的中枢控制系统的角色。
“我们希望未来15年之内，这种外骨骼结构，或者说机械外套，能广泛地应用在人们的生活之中。”松下新闻发言人表示，“我们预计在快递、建造业和伐木这些劳动强度较大的行业，这项技术会有广泛的应用空间。” “无形座椅”舒适惬意

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 如果有一天你在公交车上或地铁里看到有人采用半蹲的姿势，不要以为对方在见缝插针地“练功”，实际上处于坐着休息的状态。他们使用的是瑞士苏黎世初创企业Noonee公司一款名叫“无形座椅”（Chairless Chair）的新产品，让人不用带着椅子就能够随时随地坐下来。这款“不是椅子的椅子”其实可以算作一款外骨骼装备，穿戴在身上之后很服帖，如同身体额外长出的骨头一样，一经公布就备受关注。
使用“无形座椅”不需要接触地面，佩戴者用腰带将其固定在臀部、大腿及脚后侧，平时不影响走路。累了时候只需弯曲膝盖，降低到想坐的位置，然后按下激活按钮，上下支架会锁定到一个支撑的位置，就可以坐在屁股上的坐垫上休息。特别值得一提的是，使用者想怎么坐就怎么坐，能根据自己的习惯和需求调整坐姿。休息好了想站起来，也是按一下按钮。6伏电池一次性充电，可提供8小时不间断的工作效能。
“无形座椅”以苏黎世联邦理工大学生物模仿机器人研究所发明的研究成果为基础，与机器人技术相结合研究而成。整体框架使用铝和碳纤维材料，重量大约2公斤。利用一个便携的可调阻尼器来承受使用者的重量，以减轻腿部肌肉和关节的负荷。身体重量被导向鞋后跟，而无形座椅与鞋跟相连，穿着它到处走动不会感到很重。由于运用了人体工程学的设计原理，将椅子的重量均匀地分布到腿上，因此对走路没有什么影响，该怎么走就怎么走，甚至穿着它跳舞也没有问题。
在谈到“无形座椅”的设计创意时，Noonee公司首席执行官基斯·古鲁拉表示和自己早年的经历有关。他12年前读书时曾在英国一家工厂的包转流水线做暑期工，每天都要站着工作十几个小时，很少有时间可以坐着休息，感觉很累。据古鲁拉调查，在全球各地工厂、装配线和配送中心工作的员工中，有数百万人因承受着与肌肉相关病痛而苦不堪言。由于需要不停地弯腰或蹲伏，有的落下了严重的腰、背和膝关节疾患。
“大部分工人几乎没有休息时间，工厂很少为他们提供太占地方的座椅。人体下肢会因为连续站立数小时而严重不适，于是想到了隨身绑上一把不显眼的椅子。”古鲁拉在接受采访时表示。“如果拥有这样的椅子，尽管在拥挤不堪的火车车厢里，旅途仍然会变得更加舒适。对于零售商店的柜台服务员、采摘水果的农民和手术室里的外科医生等其他职业的工作者，给他们配一张椅子不切合实际，而‘无形座椅’是最合适不过的了。”
经过十几年的努力，Noonee公司的研究人员终于开发出可以解决这个问题的“无形座椅”。产品采用了一种可穿戴的机电一体化系统，就像一副可活动的骨架，让人们可以在任何地方想坐就坐。“无形座椅”的目的在于疲劳时可提供重量支撑，而不是连续地承担重量。有了这款产品，工人既能保证生产效率，同时也不会那么容易感到疲惫了，毕竟累了就能坐着休息休息。
“无形座椅”目前还没有投放市场，Noonee公司将首先在宝马和奥迪等汽车公司的生产线员工中测试该产品。在未来的更新换代产品中，古鲁拉计划将“无形座椅”变得更加智能化，无需使用者按按钮，产品就可以自动感知使用者的意图。

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