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2021/09/09 

軍事論壇

【韜略談兵】外骨骼裝備 助士兵一臂之力
外骨骼裝備助士兵一臂之力
【韜略談兵】外骨骼裝備 助士兵一臂之力1
【韜略談兵】外骨骼裝備 助士兵一臂之力2
【韜略談兵】外骨骼裝備 助士兵一臂之力3
【韜略談兵】外骨骼裝備 助士兵一臂之力4

文:李思平

 在自然界中,外骨骼基本上是由幾丁質(或稱甲殼素)所組成,例如昆蟲、節肢動物等,能提供支撐和保護的作用,而動力來源則是內部附著於外骨骼的肌肉。因此科學家設想,如果能將其原理以機械方式表現,將是為人類提供額外動力的絕佳方式。

 開動力外骨骼的先河─哈迪曼

 儘管動力外骨骼的概念,早在1890年就由俄羅斯發明家所提出,但一直到1965年,通用電力(GE)的哈迪曼(Hardiman)問世後,才算動力外骨骼的實際實現,這套裝備可以讓使用者舉起110公斤的物體,感覺卻像是只有4.5公斤的重量。但它本身卻重達680公斤,且非常耗電,基本上是個不算成功的計畫。然而,日後外骨骼的發展卻如雨後春筍般的萌芽,不只在科幻作品中,無論是工程界、軍方、醫療等,都可以見到外骨骼發展及應用的身影。

 美關注動力外骨骼發展逾半世紀

 美國國防部從1960年開始便對動力外骨骼興起了濃厚的興趣,而在國防高等研究計畫署(DARPA)的「強化人體表現外骨骼」計畫中則可見到最貼近現實的端倪。該計畫之下,近10年來共有幾項令人矚目的動力外骨骼問世,甚至還有無動力式的,接下來,我們將透過下列幾種外骨骼裝置,來介紹外骨骼的發展重點,及其適用領域。

 雷神 XOS-2

 以雷神的XOS-2來說,它能令使用者單手舉起91公斤的啞鈴多達數百次而不感到疲累,但本身重量高達95公斤,因此需要外接電源才能持續運作。這類的高出力、高耗能外骨骼,定位基本上就是工程用或補給用的外骨骼,例如在戰機整備時,能獨自將飛彈掛上掛架。然而,由於極為龐大的體積和耗電量,這種外骨骼並不適合投入野戰中。

 洛克希德馬丁 HULC、ONYX

 接著是洛克希德馬丁的HULC以及ONYX,它們理念是提供使用者額外的腿部動力(前者利用液壓、後者是關節馬達),大幅降低負重時的疲勞感。以現今已成熟的ONYX舉例,在測試中,即便背負沉重的背包並朝山坡衝刺,仍不會感覺到有額外的重量,且最後還能背負超過80公斤的槓鈴深蹲。此外,下坡時馬達關節會提供減速的功能,達到降低耗電和關節負荷的作用,且續航力達30至40小時,沒電時也不會卡死關節。

 洛克希德馬丁 Fortis

 至於Fortis則是無動力外骨骼,它運用的是槓桿原理和彈簧,達成對負重的平衡,讓使用者只需要使出移動物體瞬間的力量,不需要持續靠輸出力量以平衡物體重量。這樣的外骨骼,可以定義成可自由移動,大幅減輕人員勞動負荷且擁有長時間甚至永久續航力的裝備,同時也是法軍方測試的重點。

 SOCOM+DARPA TALOS

 最後,特戰司令部(SOCOM)與DARPA合作的「戰術突擊輕型突擊隊裝甲計畫」(Tactical Assualt Light Operator Suit Project,TALOS),則是軍方夢想的動力外骨骼終極型態,它的體積遠小於XOS-2,且除了有腿部和手部的馬達關節外,也能掛載多重感測器以及裝甲,讓士兵全身防護面積由現在的18%,增加到60%,但這類的外骨骼難度最大,原訂於2018年量產的TALOS,也因為無法滿足全重180公斤以下、續航12小時的標準,而必須推遲到2026年才可能實現。

 裝甲化外骨骼 未來發展趨勢

 目前已實用化且獲軍方採用的,多為提供腿部輔助的外骨骼,其中無動力式又屬於較熱門與可靠的選擇,例如法軍就讓傘兵和山地部隊測試這類裝備。

 洛克希德馬丁的HULC和ONYX這類動力外骨骼雖有經過軍方測試,且ONYX已是成熟的產品,表現也比其他無動力外骨骼更好,但美軍本身機械化程度高,單純減輕疲勞的外骨骼效益小。因此他們仍希望完成TALOS這樣能真正掀起近距離戰鬥革命的全身式、裝甲化外骨骼。但要讓這種裝備實現,還需降低馬達與感測器耗能才行。

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