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未来工程-超人机械外骨骼

数千年来,人类一直利用滑轮和齿轮的机械优势。我们什么时候才能最终利用超人外骨骼所展现的“真实”机械优势?让我们研究一下目前的技术以及即将出现的技术。

未来工程-超人机械外骨骼
外骨骼是我们可以利用机械优势辅助日常生活的一种方法

数千年来,人类一直利用滑轮和齿轮的机械优势。我们什么时候才能最终利用超人外骨骼所展现的“真实”机械优势?让我们研究一下目前的技术以及即将出现的技术。

因此,外骨骼今天确实存在,但远未达到过去科幻小说所预言的形式。它们是笨重的设备,可以放大人员的能力,但速度较慢,并且电源和远程功能有限。公司已经使用外骨骼来提高其员工的能力。但是,它们的用途主要是为了消除重复性工作带来的压力,而不是将工人转变为超人。

未来工程-超人机械外骨骼

一家名为雷神公司建造 了一个超人的外骨骼,可以增强工人的能力。该设备相当精简,但绝非简约。它必须连接到电源,并且最多没有响应时间。当然,它仍然是外骨骼,但坦率地说,它没有任何实际用途。

随着技术的发展,全球外骨骼市场正在增长。Grand View Research建议,到2025年,整个市场的价值将达到33亿美元。无论是制造还是作战,都非常需要外骨骼技术。如果需求如此之大,那么阻碍机械工程师和设计师创建功能性和可用的外骨骼的原因是什么? 

这两个行业在外骨骼设计上都面临着大致相同的问题:他们需要让操作员长时间佩戴舒适,同时又要有效地使佩戴起来有意义。

当您考虑在任何给定时间为这些外骨骼供电时,这是一个很大的工程问题。 

当您看私营企业时,当前开发的外骨骼中有很大一部分是针对身体的特定部位的。这对于一遍又一遍地执行一项单一重复任务的工厂工人非常有用。例如,全天举起箱子的工人可以通过在举起时支撑腿部的外骨骼来辅助。 

但是,也有工程创新。一些外骨骼设计旨在在不利用外骨骼力学的情况下利用佩戴者的能量进行充电。这可能有助于减轻频繁的充电时间。 

在商业上,外骨骼具有巨大的潜力。回到盒子举起的例子,大多数劳动实例都集中在身体的关节上。对于提箱,是膝盖。为了推动或布置物体,它是肩膀肘部。从功能上讲,这些是人类最薄弱的环节,因此,外骨骼通常将首先增强这些解剖区域。 

从长远来看,外骨骼正在从仅仅是对人体的强迫机器转变,并可能转变为高度特定的机器。例如,理论上,可以对外骨骼进行编程,以培训用户如何弹钢琴或打鼓。 

到目前为止,使开发人员远离外骨骼未来的最大因素是电源。由于托尼·史塔克(Tony Stark)的电弧反应器不存在,因此,根据实际情况,工程师只能从一系列电池中进行选择。该Cyber​​dyne公司HAL外骨骼可以在电池电量近3个小时运行。这不是微不足道的时间,但是这意味着一个工厂工人需要2个exo防护服或3个电池充电才能完成一个工作日。这与我们可能希望的功能相去甚远。考虑到现代电池技术,将足够多的汁液装入外骨骼以维持一整天是不可行的。

现代外骨骼技术的另一个主要问题是在安全控制方面。这些是与人体直接直接连接的机器。如果进行某些操作会导致机器故障,则可能会对用户造成严重伤害。这使得大多数较大的外骨骼只能进行实验室研究。

毫无疑问,加性和生成设计技术将在外骨骼技术的未来中发挥重要作用。由于减轻重量是其设计的主要因素,因此有机网格和生成结构可以帮助设计更自然地与人类用户互动。

目前,机械设计领域已经发展到可以轻松解决外骨骼问题的程度。随着电池的不断缩小并能够存储更多的电能,商业轻量化外骨骼的时代可能即将到来。

他们表示已经花了很多时间讨论外骨骼如何帮助身体健全或更快地工作。但是,使用外骨骼的很大一部分在于帮助瘫痪者起身并再次行走。 

由于外骨骼从本质上可以成倍地增加人体肌肉的力量,因此这也意味着当人体缺乏功能性人体肌肉时,它们可以站立。请看下面的视频,该视频详细介绍了一种允许骨骼残疾人再次行走的外骨骼设备。

显然,功能上有用的外骨骼设备有广泛的用途。他们的发展在全球继续。虽然我们已经开始看到某些外骨骼设备已在特定的工厂或生活方式环境中使用,但在不那么遥远的将来可能会有一段时间任何人都可以购买外骨骼。

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