讓外骨骼替你負(fù)重前行

華慶富

成年人的身體有206塊骨骼，我們的一舉一動(dòng)在很大程度上都依賴(lài)這些結(jié)構(gòu)精巧、運(yùn)轉(zhuǎn)自如的骨骼。不過(guò)，我們?nèi)祟?lèi)的骨骼都是包藏在毛發(fā)、皮膚和肌肉深處的，它們?cè)谌搜劭床灰?jiàn)的地方借助神經(jīng)系統(tǒng)和肌肉組織的拉動(dòng)，強(qiáng)力地支撐著我們的身體，讓我們能屈能伸，頂天立地。

外骨骼，同學(xué)們可能對(duì)這個(gè)詞有點(diǎn)陌生。不過(guò)，望文生義，是不是指骨骼長(zhǎng)在身體的外面呢？就是這么回事，我們?nèi)祟?lèi)這一類(lèi)具有皮毛的生物的骨骼可以叫作內(nèi)骨骼。不過(guò)，具有外骨骼的生物，同學(xué)們見(jiàn)過(guò)的也不少。

有趣的外骨骼

都有哪些生物長(zhǎng)著外骨骼呢？在自然狀態(tài)下，外骨骼生物包括有硬殼或“皮”的昆蟲(chóng)（如甲蟲(chóng)、蟑螂）和甲殼類(lèi)動(dòng)物（蝦、蟹）。外骨骼生物體表覆蓋著的堅(jiān)硬體壁由3部分組成：表皮細(xì)胞層、基膜和角質(zhì)層。表皮細(xì)胞層由一層活細(xì)胞組成，它向內(nèi)分泌形成一層薄膜，叫作基膜，向外分泌形成厚的角質(zhì)層。角質(zhì)層除了能防止體內(nèi)水分蒸發(fā)和保護(hù)內(nèi)部構(gòu)造外，還能與內(nèi)壁所附著的肌肉共同完成各種運(yùn)動(dòng)，跟脊椎動(dòng)物體內(nèi)的骨骼有相似的作用，因此被叫作外骨骼。甲殼動(dòng)物的外骨骼還含有大量鈣質(zhì)，昆蟲(chóng)的卻幾乎無(wú)鈣質(zhì)。

自然界的生物都是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期進(jìn)化而來(lái)的，這些與我們?nèi)祟?lèi)為代表的內(nèi)骨骼迥異的外骨骼造型，區(qū)別在哪里呢？?jī)?nèi)骨骼與外骨骼的關(guān)鍵區(qū)別在于保障。昆蟲(chóng)和螃蟹的外骨骼是充當(dāng)盔甲的器官，它也為生物提供了一個(gè)框架或結(jié)構(gòu)。在某種程度上，騎士的全金屬盔甲可稱(chēng)作一種外骨骼，因?yàn)樗峁┝艘粋€(gè)硬殼或皮膚，在戰(zhàn)斗中保護(hù)騎士。航天服和深海潛水的外穿裝備也算是外骨骼，因?yàn)樗鼈冊(cè)跇O其惡劣的外部條件下幫助人體正常工作。

受啟發(fā)研制“超級(jí)裝備”

人類(lèi)非常善于學(xué)習(xí)模仿并創(chuàng)新，外骨骼又讓我們學(xué)到了什么？以此為參考，科學(xué)家又鼓搗出了什么呢？答案是讓你驚喜的！科學(xué)家對(duì)外骨骼的研究和應(yīng)用進(jìn)行了更加廣闊的拓展。外骨骼被更多地聯(lián)系到“超級(jí)裝備”，或用于擴(kuò)充、增強(qiáng)一個(gè)人生理機(jī)能的系統(tǒng)。它們可幫助人舉起或攜帶較重的負(fù)荷，跑得更快，跳得更高。

比如，在軍事上，外骨骼將幫助戰(zhàn)士更好地進(jìn)行戰(zhàn)斗，因?yàn)閼?zhàn)士可以得到更好的保護(hù)，攜帶更多的武器和裝備，并具有比正常人更強(qiáng)的體能。中國(guó)單兵外骨骼系統(tǒng)已經(jīng)開(kāi)發(fā)成功，還可根據(jù)需要加裝輔助裝置。該裝備額定負(fù)荷平均平地步速為每小時(shí)4.5千米，平地行走續(xù)航里程為20千米。該新型外骨骼系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)行到裝備部隊(duì)的階段，可執(zhí)行高原單兵巡邏、山地單兵巡邏、跨越障礙等任務(wù)。我國(guó)邊防部隊(duì)于2020年底在海拔5000米的西藏阿里地區(qū)的實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)，單兵外骨骼裝備可顯著提高高原部隊(duì)的單兵負(fù)重，提升單兵偵察能力。

在醫(yī)療康復(fù)方面，外骨骼通常由金屬或碳纖維等材料制成，它可以像衣服一樣穿戴在身體表面，能增強(qiáng)人體行動(dòng)能力、減輕負(fù)重，可以幫助患有多發(fā)性硬化癥、嚴(yán)重關(guān)節(jié)炎等疾病的群體克服行動(dòng)困難。特別是對(duì)于一些失能老人而言，外骨骼的意義很重大。在它的幫助下，殘疾人和老年人完全可以行動(dòng)自如地進(jìn)行日常生活中的散步、爬樓梯、負(fù)載等動(dòng)作。

外骨骼的功能如此強(qiáng)大，應(yīng)用前景如此廣闊，也引起了全世界科學(xué)家的興趣，各國(guó)紛紛組織了大量的科技精英加快研發(fā)，可穿戴的外骨骼裝備、能跑會(huì)跳的外骨骼機(jī)器人紛紛走進(jìn)我們的視野。

隨著外骨骼裝備研究開(kāi)發(fā)的推進(jìn)，它們必將日臻完美。有一天，當(dāng)你看到老人穿著這些外骨骼裝備在公園愉快地打著太極時(shí)，當(dāng)你看到外骨骼機(jī)器人抱著你的快遞健步如飛地向你跑來(lái)時(shí)，可千萬(wàn)不要覺(jué)得奇怪，因?yàn)檫@就是科技的力量，也是科技造福人類(lèi)的宗旨體現(xiàn)。