人人該有一套鋼筋鐵骨

能夠強化力量的機械外骨骼正在日常生活中協(xié)助老人和殘疾人。今后，每個人都可以披掛一套這樣的鋼筋鐵骨。

內(nèi)田靖史是一位高位截癱患者，2006 年8 月，他開始攀登阿爾卑斯山海拔4164 米的布萊特峰。20 歲時，一場交通事故使他雙腿癱瘓，至今已經(jīng)23 年。對他來說，即使走近阿爾卑斯地區(qū)曾經(jīng)都顯得遙不可企及，而這一年的8 月7 日，他卻距離布萊特峰頂只有150 米。協(xié)助內(nèi)田的是一名叫野口的登山家。他背著內(nèi)田，兩腿還綁著兩個“大沙包”。登山大約持續(xù)了3 個小時。但多背了一個人，還有額外負重的野口并沒有感覺很吃力。事實上，正是依靠那兩個“沙包”，野口才能幫助內(nèi)田實現(xiàn)登峰夢想。它們是一副機械外腿，能像科幻作品中的強殖裝甲一樣增強人的力量，使得一個只能舉起100 千克物體的人能夠舉起180 千克。

鋼鐵的筋骨

野口此行不僅是幫朋友實現(xiàn)夢想，同時也是為了獲得這套機械外腿在雪山上的實際使用數(shù)據(jù)，以利于將來改進它的性能。這臺名叫HAL（hybrid assistive limb）的機械外腿是日本筑波大學(xué)工程學(xué)教授山海嘉之花了14 年時間開發(fā)的。HAL 利用貼在腿部皮膚上的傳感器檢測肌肉的電流，控制電動馬達驅(qū)動綁在人腿兩側(cè)的機械外骨骼運動以輔助腿部的動作。

目前，世界上大約有10 余家實驗室正在從事機械外骨骼的研究，其中包括中國科學(xué)院合肥智能機械研究所葛運建的研究小組正在研發(fā)的“可穿戴型助力機器人”，它也是主要為了幫助行動不便人士而開發(fā)的。

但是人們研發(fā)機械外骨骼，最早卻是為了軍事目的。1960 年，美國通用電氣研制出“哈迪曼-1”可佩戴單兵裝備，它可以替代人的一只手。2000 年，美國國防部更是制定了“外骨骼人體機能增強器”的項目計劃，計劃研制出一種機器骨骼，能夠幫助負重的士兵輕松地行走，以提高部隊的機動能力和戰(zhàn)斗能力。名氣與HAL 一樣大的BLE-EX 則是一款由五角大樓資助而研發(fā)成功的機械外骨骼產(chǎn)品。由美國加州大學(xué)伯克利分校機器人和人體工程實驗室研制的BLE-EX 重達40 千克，配備40 多只傳感器。它由背包式外架、金屬腿及相應(yīng)的液壓驅(qū)動設(shè)備組成，機械系統(tǒng)采用了與類人形結(jié)構(gòu)相似的設(shè)計，背包式外架能夠使操縱者攜帶一定載荷，其有效作用力不經(jīng)過穿戴者而直接經(jīng)由外骨骼傳至地面。下肢外骨骼能夠攜帶外部負載和自身的重量( 包括操縱者的重量) 在崎嶇路面遠距離行走，能使全副武裝的士兵增強負重能力和提高行軍速度。伯克利的卡澤羅尼博士說：“現(xiàn)在美軍單兵負荷標(biāo)準(zhǔn)是2 到3 千克，我們希望能夠幫助士兵輕松扛起30 千克重的背囊?！?/p>

據(jù)說曾有人邀請山海教授在HAL 的基礎(chǔ)上開發(fā)軍用套件，但遭到了拒絕，因為他希望自己的研究能幫助人類更方便的生活而不是用于暴行。從2008年10 月開始，山海教授通過日本大和房建工業(yè)公司開始向日本的老年人和殘疾人福利機構(gòu)出租HAL。

強殖機械之后的自由

與HAL 的商業(yè)化出租幾乎在同一個月，日本東京農(nóng)工大學(xué)的遠山茂樹教授也開發(fā)出一種機械外骨骼。它的目光同樣對準(zhǔn)了老年人，希望能幫助他們完成強體力勞動。

老齡化時代已然到來：上下樓梯、上街散步、甚至去較遠的超市購物，老人們或許都用得上那副機械外骨骼。誰說它就不會像是老花鏡一樣，在未來被列入老年人的醫(yī)保范疇呢？今后，當(dāng)青年人在擁擠的都市里辛苦工作的時候，生而逢時的退休老頭老太太們，每人都可以向社保機構(gòu)領(lǐng)取一副機械外骨骼。他們平時或許可以住在郊區(qū)，享受著田園風(fēng)光。每天過得悠然自得，但是每周一次的醫(yī)院例行檢查可免不了。在醫(yī)院里，掛上號先跑上4 樓見大夫。大夫或許發(fā)現(xiàn)了有什么問題，他會細微調(diào)節(jié)機械骨骼，讓使用者從此需要稍微多用點力，“別太偷懶，運動運動有好處。”見完醫(yī)生，再一路小跑來到一樓見工程師，這次是給機械外骨骼做例行檢查。人們平時穿著它，必然能實現(xiàn)自己事實上力所不能及的事情，比如舉起1 噸的大假山在花園里閑擺弄。只是，要是在這個當(dāng)口，機械外骨骼發(fā)生故障，那就不堪設(shè)想了……

感應(yīng)器是第一個要檢查的。因為人體肌肉和骨骼的活動都是由運動神經(jīng)細胞從腦部發(fā)出神經(jīng)訊號指揮著。HAL 這樣的機械外骨骼，正是依靠它的生物感應(yīng)器來檢測出傳達至皮膚表面的微弱生物電位訊號，在感知到身體的運動意圖之后，再由自動控制器來控制動作。

英國謝菲爾德大學(xué)機器人技術(shù)專家諾爾#8226; 沙基(Noel Sharkey) 教授深信HAL 將讓有活動障礙的老年人受益無窮：“老年人的活動能力增強了，他們便無需接受長時間的看護了?！笔聦嵣?，任何年齡段的人今后都可以使用機械外骨骼。在那時的清晨，上班族們既可以選擇開車去公司，也可以在專用的“機械骨骼通道”上跑步去上班。而他們的父母也不閑著，都肩背一個裝有控制系統(tǒng)和動力供應(yīng)設(shè)備的背包，里面裝著一組能堅持4 個小時甚至更久的電池，雖然白發(fā)蒼蒼，卻健步如飛地登山越野?；蛟S他們中的一些更愿意長處于鄉(xiāng)間別墅，興之所致從沙發(fā)上一個空翻落到自家后院種植新鮮的瓜果蔬菜，而不會為了腰酸背痛皺眉。假使遇到來偷摘黃瓜的小賊，身披裝甲的老人大可以用鐵臂把一塊木柵欄擊得粉碎，把他們嚇走。獨自住在郊外的老人們難免會感到比較悶——進城去看看足球或者籃球聯(lián)賽什么的，根本不用開車，直接裝備機械外腿跑著去也不會喘大氣。就好像歷史上弓箭的發(fā)明使人的力量所及更遠，機械外骨骼的廣泛運用同樣會增強人的力量。在體力允許的范圍內(nèi)，掩蓋了老人與年輕人的力量差距，這或許也是解決人口老齡化帶來的諸多問題的一個途徑。

鋼鐵戰(zhàn)士還是移動枷鎖？

我們大可以預(yù)期，在2020 年就能實現(xiàn)這樣的老少平等的大同社會。但是，如果有人裝備上經(jīng)過私自改裝，能力超強的機械外骨骼為非作歹就不好辦了?；蛟S，科學(xué)家們在研究它的時候，也應(yīng)該稍微分心強化一下電磁武器技術(shù)。因為，要面對一個蓄謀已久的鋼鐵巨人，也許除了破壞他的神經(jīng)系統(tǒng)，不會有更好的戰(zhàn)術(shù)了。一旦連接外骨骼和人類生物反應(yīng)的信號傳輸系統(tǒng)遭到破壞，這樣一副強殖裝甲就無異于一座門被反鎖住的特洛伊木馬。

實際上，也正是因為存在著這種技術(shù)間的生生相克的現(xiàn)象，我們才更有理由相信把機械外骨骼用于民用的安全性。想想看那些正在被多個國家拒絕入境的歐洲足球流氓吧，等他們年老之后，一旦裝備了機械外骨骼會成為一群多么可怕的怪獸。但其實，當(dāng)他們在球場內(nèi)外起哄叫嚷摩拳擦掌時，治安人員只要一個按鈕，就能把他們打回到困在機械桎梏中的一個個白發(fā)老人。只是這樣的結(jié)果也顯而易見，在日常生活中，一套可能被別人控制的機械骨骼同樣不會被大眾接受。因此，相信只有當(dāng)機械外骨骼控制與反控制的技術(shù)以及相關(guān)的應(yīng)用規(guī)范成熟，才是它大行其道的時候。