“钢铁侠”从科幻走向战场

来源：科技日报

可穿戴外骨骼是融合机械工程、生物力学、人工智能与材料科学的人机协同装备，可为穿戴者提供力量增强、耐力提升、动作辅助等功能。

日前，乌克兰第147独立炮兵旅首次实战测试可穿戴外骨骼，这种重约2公斤、能折叠入箱的铝制设备，可将炮兵搬运炮弹的体力消耗降低30%。

近年来，多国启动军用可穿戴外骨骼技术项目。此前，美国研制出BLEEX下肢外骨骼系统和XOS全身式外骨骼系统，能够减少士兵肌肉或骨骼损伤；法国研制出“大力神”可穿戴式外骨骼系统，能够辅助士兵增强作战能力。

可穿戴外骨骼出现在战场，标志着科幻电影中的“钢铁侠”正在走向实战，有望成为撬动未来战争作战样式的重要杠杆。

有效增强人类运动机能

可穿戴外骨骼本质上是一种通过机械结构和智能控制来增强人类运动机能的“体外骨骼”。主要由三个子系统构成。

一是仿生机械结构系统。该系统用来模仿人体骨骼、关节与肌肉的运动形态，采用碳纤维、钛合金、高强度复合材料等轻量化高强度材质，构建下肢、上肢或全身框架，通过球面并联、拮抗驱动等仿生结构实现多自由度运动，既保证支撑强度，又贴合人体工学。如乌克兰第147旅测试的炮兵外骨骼，主要针对弹药搬运场景设计，将负重载荷通过机械结构传导至地面。

二是多模态感知系统。通过搭载惯性测量单元、肌电传感器、压力传感器、陀螺仪等设备，多模态感知系统能实时捕捉人体运动意图和环境与受力数据。

三是智能控制与动力驱动系统。智能控制中枢是可穿戴外骨骼的“大脑”，通过接收和处理相关数据信息，向驱动系统下达指令；动力驱动系统通过电机或液压驱动在关节处输出力矩，产生“想动即动”的辅助助力，进而实现人机协同。

从“机械辅助”迈向“智能协同”

军用可穿戴外骨骼与民用可穿戴外骨骼虽然技术同源，但在应用场景、功能需求与设计标准上存在显著差异。

一般而言，军用可穿戴外骨骼的应用功能需求和设计标准较为严格，对环境耐受性和系统复杂度的要求也更高。随着人工智能技术的迭代发展，军用可穿戴外骨骼正从“机械辅助”迈向“智能协同”。

在精准意图识别与自适应控制方面，传统外骨骼依赖预设程序，仅适配固定动作。而军用可穿戴外骨骼嵌入强化学习算法，可从海量的步态动作数据中训练模型，对上下楼、匍匐、搬运重物等17种运动模式的识别准确率达99.2%。乌克兰这款外骨骼可“数分钟内适应穿戴者动作与所处地形”，是人工智能赋能下实现快速自适应控制的体现。

在个性化适配与能力优化方面，不同的使用者身高、体重、发力习惯差异较大，军用可穿戴外骨骼可通过人工智能算法持续训练穿戴数据，使之“越用越适配”。同时，人工智能可预判穿戴者的疲劳状态，自动降低体力消耗，如降低士兵弹药搬运时的体力消耗，从而延长战场持续作业时间。

在复杂环境适应与故障智能处理方面，军用可穿戴外骨骼借助人工智能技术，识别崎岖地形或泥泞环境等，自动调整外骨骼关节刚度与助力模式，避免外骨骼卡滞或使用者跌倒。同时，该设备能监测执行系统的能耗与部件状态，出现异常时可自动降级运行或发出预警，提升战场可靠性。

实战价值不断凸显

随着无人机、无人战车、具身智能机器人等的大量应用，可穿戴外骨骼等人体增强技术的实战价值也将更加凸显。可以断言，战场无人化程度越高，人体增强的需求将变得越发迫切。

目前，无人装备受环境制约较为显著。比如，高海拔低温、低氧会导致无人机电量不足、传感器失灵，山地密林、废墟环境中无人车通行受阻、无人机易受遮挡。而可穿戴外骨骼结合人类特有的适应能力，在这些场景中可更加稳定地发挥作用。

同时，后勤领域革命正加速推进。数据显示，炮兵日搬运弹药量最大峰值可达1.3吨，这种“重复性重体力劳动”导致的肌肉骨骼损伤和疲劳是非战斗减员的主因。可穿戴外骨骼解决了人力投送的“密度”与“可持续性”问题，让士兵在机器人无法完全替代的领域保持高强度作战效能。

比如在后勤运输中，穿戴外骨骼的2人班组可完成以往4—5人的搬运量。在无人机或无人车无法到达的前沿战场地带，这种效率的提升对战争胜负具有决定性作用。

未来，可穿戴外骨骼将催生新型的兵种——“重装步兵”。他们可凭借超强的携载能力成为携带反坦克导弹、巡飞弹、重型电子干扰设备的“单兵武器平台”或“武器站”。而且，可穿戴外骨骼集成了更强大的传感器和通信模块，使每个士兵都有望成为战术互联网的“云节点”，这将为人机混合战术行动创新提供更强大支撑。（作者单位：国防科技大学）