上周，美國NextFlex制造業(yè)創(chuàng)新中心在總部圣何塞主辦了一場年度“創(chuàng)新日”,，邀請美國公司,、大學和國防部的300多名代表參加了活動。該中心在活動上展示了多款商用/軍用軟體機器人（也稱“柔性混合電子”）,。美國軍方已經看到這種打印在柔性織物上的微型化,、超薄電子在輕型無人機、可穿戴健康監(jiān)視器再到士兵外骨骼等方面的潛力?，F(xiàn)在特種作戰(zhàn)司令部已經放棄制造“塔洛斯”“鋼鐵俠”動力裝甲項目,，軟體機器人，無論是一體成型還是與剛性外骨骼結合,，或將成為美軍在士兵防護與增強方面做出變革的最佳選擇,。

  該中心常務董事馬爾科姆·湯普森表示，美國軍方對一款佐治亞理工學院與洛·馬公司聯(lián)合開發(fā)的軟體外骨骼表現(xiàn)出濃厚的興趣,。這款系統(tǒng)用來增強士兵的下半身力量,，不像傳統(tǒng)剛性外骨骼一樣使用沉重僵硬的骨架。該項目將在明年做出24套原型系統(tǒng)。美國防部對此非常關注,。

原理。這款外骨骼由一組3d打印附著在可穿戴材料上的微型傳感器和管狀氣動執(zhí)行器組成,。充氣管可根據指令進行充氣和放氣,。檢測到腿部肌肉即將收縮，傳感器即將高壓空氣注入處理這組肌肉的氣動執(zhí)行器,。執(zhí)行器膨脹時伸直,，幫助腿進入正確的位置；肌肉放松時,，執(zhí)行器隨之收縮,。（執(zhí)行器內有更多傳感器來跟蹤精確的膨脹壓力）。

應用。美國步兵在作戰(zhàn)中經常要背負防彈衣,、武器,、彈藥、水瓶,、收音機,、夜視鏡、備用電池等將近45千克的重裝備,，在崎嶇地形上很難跟上裝備精良的恐怖分子,，更不用說膝蓋、背部和腳踝的大面積損傷,。美陸軍已經在投資研制機器人騾子,，幫助步兵搬運重物，一種更小,、更簡單,、幫助攜帶重物的可穿戴設備也是值得嘗試的一種方案。佐治亞理工學院生物醫(yī)學工程師亞倫·楊表示,，首次迭代是為了支持膝蓋,，但也可以應用到其他關節(jié)上。若增加氣動執(zhí)行器和更加復雜的控制器,，系統(tǒng)可以處理更大范圍的臀部和腳踝運動,，進一步改善對下半身甚至肩膀的支撐，提高士兵攜帶和攀爬的上半身力量,。

優(yōu)缺點,。由于主要動力源是一枚2.3千克的壓縮空氣罐,，這款氣動、靈活的系統(tǒng)比剛性金屬外骨骼輕得多,，穿戴不需要花費太多力氣,，結構中的金屬更多，電池更小,。軟體本身也不太容易對穿戴者造成意外傷害,，更容易適應不同的體型，關閉或拆解沒有負擔,。但與剛性系統(tǒng)相比,，這種技術還不夠發(fā)達。即使在充分發(fā)揮潛力的情況下,，軟體系統(tǒng)也不能完全替代剛性系統(tǒng)的功能,。正如洛·馬公司外骨骼產品經理基斯·麥克斯韋所說，軟體外骨骼可以減少代謝值和運輸,，為身體提供力量,，減少士兵自身的熱量消耗，但是無法像剛性外骨骼一樣轉移穿戴者的負重,。

因此,，麥克斯韋把軟性機器人看作是對正在開發(fā)的剛性外骨骼的補充,，而不是替代品。當需要長時間搬運重物但又不經常走動時（比如在造船廠或補給站）,，可以使用剛性系統(tǒng),。在不需要攜帶太多東西但需要像特種部隊突擊隊員一樣靈巧、靈活,、輕盈的時候,，可以使用這款空氣動力外骨骼。對于介于兩者之間的場景,，則可以組合使用,。

剛性外骨骼的缺陷。剛性外骨骼依賴運動學控制,?；旧希灰┐髡叩募∪忾_始運動,，肌肉就會推拉外骨骼,，外骨骼檢測到運動后啟動執(zhí)行器，使其同步運動,。但這個方法存在一個問題,，會有滯后期——穿戴者已經開始移動,，但外骨骼還沒有開始移動，對使用者的運動產生很大阻力,。

控制器新方案,。智能機器人的微型生物傳感器提供了一種新的選擇：在肌肉運動開始前即檢測肌肉運動。名為“肌電圖”（EMG）的技術可以“在產生力之前從肌肉中捕捉這些信號”,，大約能夠提前100毫秒,，足以讓軟體外骨骼軟件計算出哪塊肌肉將要運動，運動程度,，然后命令執(zhí)行器對出反應,。沒有延遲，也不產生阻力,。

混合方案,。肌電圖控制系統(tǒng)本身就是一種軟性機器人，但同樣可以植入堅硬的外骨骼,，讓它對穿戴者的動作做出更靈敏的反應,，因此洛·馬公司看到了最大發(fā)揮二者優(yōu)勢的可能：用靈活系統(tǒng)的響應性和靈敏性匹配剛性系統(tǒng)的力量和強度。這樣的組合可以讓士兵背負重型武器和盔甲,，但依然可以敏捷地爬上山坡,。外骨骼將從穿戴者的負累變成人體的延伸。