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穿上现实版钢铁侠盔甲，一起“复仇”一起飞
复联 复仇者联盟 奥创 外骨骼 可穿戴设备 机械 工程 脑洞 漫威 exoskeleton 斯塔克 铁人 钢铁侠
本文作者:胖马户
自钢铁侠搬上银幕以来，托尼·斯塔克总共制造了42套钢铁侠装甲。在最近刚刚上映的新电影《复仇者联盟2：奥创纪元》中，我们的土豪工程师又推出了第43套装甲MK XLIII和第44套Hulkbuster——也就是著名的“反浩克装甲”。MK XLIII比起前套MK XLII并没有实质变化，只是外观中红色所占比重大了些，而功能也仅仅是多了红外线扫描，允许操作者看穿墙面。
MK XLIII。图片来源：wikia.com
而反浩克装甲则是斯塔克专门为和绿巨人干架设计的。这套装甲高11英尺（约3.4米），体积是绿巨人的两倍，由8个方舟反应堆驱动，是迄今为止最大、最高、最沉的钢铁侠装甲。反浩克装甲的颜色依旧以红金为主色，身上装有多个冲击光束可进行攻击，而该装甲最重要的新特性是它配有一个名叫“维罗妮卡（Veronica）”的卫星，可以随时为在战斗中损坏的装甲提供新的配件。
反浩克装甲。图片来源：wikia.com
钢铁侠装甲在我们的现实生活中是有原型的，这类装甲被统称为“机械外骨骼”（exoskeleton）。电影中斯塔克以惊人的速度更新着他的装甲 ，而在现实生活中，科学家的研发速度远没有这么快。让我们来细数一下已存在的机械外骨骼设计与钢铁侠套装还有怎样的差距吧。
军方的那些“钢铁侠”
目前，现实中最接近钢铁侠的机械外骨骼有两套，其一就是洛克希德·马丁公司（Lockheed Martin）的“HULC”，另一个则是雷神公司（Raytheon）的“XOS 2”。
洛克希德·马丁公司的HULC。图片来源：military.china.com
雷神公司的XOS 2。图片来源：prnewswire.com
都是DARPA的“阴谋”
如果往前看几年，HULC和XOS 2之间是相当有渊源的，并且从开始的研发到最后的产品间也是充满了故事。
故事要从大名鼎鼎的神盾局，啊不，美国国防先进研究项目局（Defense Advanced Research Projects Agency，简称DARPA）说起。2000年时，DARPA拨款5000万美元成立了人类行动强化外骨骼项目（EHPA）。当时，DARPA 从23份提案中选出了加州大学伯克利分校、萨克罗斯研究所、橡树岭国家实验室 以及米伦纽姆喷气机有限公司作为主承包商，让这些机构或公司去研究可以增强士兵速度、力量和耐力的机械外骨骼。
其中，加州大学伯克利分校得到了1100万美金，用以研究可增强下肢能力的机械外骨骼技术，并于2004年由其下属的人体工程和机器人实验室成功研发出伯克利下肢外骨骼（BLEEX）——这就是HULC的原型。
HULC的原型：伯克利下肢外骨骼（The Berkeley Lower Extremity Exoskeleton ，简称BLEEX）。图片来源：berkeley.edu
2005年，BLEEX研发成员成立了Berkeley ExoWorks公司，并推出第二代产品：ExoHiker和ExoClimber，两者都可以让穿戴者毫无压力地搬运约68千克重的背包。
2007年公司更名为Berkeley Bionics（2011年又改名为Ekso Bionics），并于2009年推出HULC，同时授权洛克希德·马丁公司在军事领域对其进行推广。HULC由背包式外架，金属腿框架及相应的液压驱动设备组成，穿戴者携带的负荷不会作用在本人身上，而是直接经由机械外骨骼传至地面。HULC的功能主要包括力量增强和耐力增强两项。力量增强体现在士兵佩戴后可搬运90千克的重物而毫无感觉；耐力增强体现为在3.2 km/h的行动速度下可降低5%~12%的氧气消耗。
由背包式外架，金属腿框架及相应的液压驱动设备构成的HULC。图片来源：wired.com
而Sarcos Research则分到了990万美金，用以研究全身机械外骨骼。他们于2006年发表了第一款原型机——XOS 1，这也是XOS 2的原型。XOS 1搬运重量的实际和察觉比为6：1，也就是说搬运60千克的重物时，穿戴者会感到只搬运了10千克。2007年，雷神公司收购了Sarcos，并在2010年推出XOS 2。XOS 1当初设计的目的最主要是证明理论的可行性，XO2才对性能有了更高的要求，需要更轻、更快、更强的设计，并且需要降低能源消耗。相比第一代产品，XOS 2的重量轻了10%，搬运重量的实际和察觉比为17：1， 能源消耗也降低了50%。
XOS 1。图片来源：popsci.com
XOS 2。图片来源：engadget.com
XOS的原理是当身体运动时，力量传感器（sensor）将运动部位的力量大小用信号的方式传送到电脑。电脑（computer）会计算机械外骨骼的运动，并算出如何最大程度降低使用者的用力。然后，电脑会将信号传输到阀门（valves），通过控制高压液体的流动来控制关节处的圆柱制动器（cylinder actuator）移动，并拉动线缆（cables）去驱动机械外骨骼——就跟我们的肌肉似得。XOS共有30个制动器来控制不同关节。
XOS的工作原理示意图。图片来源：popsci.com
另外那边，米伦纽姆喷气机有限公司（后改名为Trek Aerospace）也分得了510万美金，用以研制单人垂直起降的飞行外骨骼“SoloTrek XFV”，并于2005年研制成功。SoloTrek XFV通过汽油驱动两侧的管道风扇，以100 km/h的速度持续飞行2个小时。在电脑模拟的情况下，飞行高度可达到8000英尺（约2400米）的飞行高度——这也算是弥补了HULC和XOS 2 不能飞的遗憾吧。
靠两侧的管道风扇驱动飞行的SoloTrek XFV。图片来源：nasa.gov
在此之后，美国又成立了两项新的机械外骨骼项目，但样机还在研发过程中，没有对外开放。
其中，美国特种作战司令部（U.S. Special Operations Command ，简称SOCOM） 在2013年向外界透露，他们正在研究一个名为“Tactical Assault Light Operator Suit”（TALOS） 的项目。按照计划，TALOS全部由防弹材料制成，该装备能降低光线和噪音的干扰，增强士兵的身体机能，具有环境感知能力，此外还可以显示战场信息，装备内还安装有温度管理以及医疗监视设备等。现在，TALOS已经吸引了56家企业，16个政府部门，13所大学和10家国家实验室参与竞标，并准备于2018年推出第一套样品。
2012年的芝加哥车展上，军方在向人们展示2032年的士兵应该是什么样子。图片来源：defensemedianetwork.com
另一个项目是2011年DARPA（对，又是他们）提出的“The Warrior Web” 项目。该项目希望能研制出一套材质柔软轻便的装甲，用来降低负重的士兵在长途奔袭中关节和肌肉受伤的几率。整个项目分为两个阶段，第一个阶段是从2011年9月到2013年第三季度，现已完成。内容主要是对单项技术进行独立的研究，比如关节部位的支撑、肌骨骼劳损的减缓、士兵行动和负重的动力建模等。最后由哈佛大学、斯坦福大学以及波士顿动力公司等机构竞标成功。
第二阶段是从2014年第一季度到2016年第三季度，主要是第一阶段中各项技术的融合，并制作出第一代样品。其中研制出HULC的Ekso Bionics公司得到了波士顿动力公司的分合同，成功进入第二阶段的研究。
材质柔软轻便，主要用来减轻长途跋涉时腿部关节负担的The Warrior Web。图片来源：army.mil
无论是正在研制的TALOS和The Warrior Web，还是已经有样品的HULC和XOS 2，目的都是应用在军事领域，目前还都没有量产及推广，大多只停留在实验室或者小规模的测试阶段。但在其他领域，机械外骨骼已经取得了很好发展，并成功得到了商业上的推广。
钢铁侠做不到的，我们也可以：医疗领域的机械外骨骼
在医疗领域处于领先地位的有两个产品，一是日本筑波大学和Cyberdyne公司于1995年联合研制的混合辅助性肢体（Hybrid Assistive Limb，简称HAL）。2013年，HAL的第五代产品HAL 5也已上市，同年2月获得了国际安全认证，是第一家获得该认证的机械外骨骼。同年8月，HAL 5获得欧盟认证，允许其在欧盟境内进行医学治疗。
HAL 5。图片来源：businessinsider.com
比起使用力学传感器来接收穿戴者运动信息的XOS， HAL采用的方法是收集穿戴者神经信号。当穿戴者试图移动身体时，神经信号会通过运动神经元从大脑传输到肌肉，从而带动穿戴者的肌肉骨骼系统。此时，皮肤表面会发出微弱的生物信号，所以穿戴HAL时，使用者需要将传感器附着在皮肤上。基于这些收集到的生物信号，再经过相应的处理后，HAL的动力系统会去驱动相应的装甲关节，辅助和增强穿戴者的移动。
HAL主要功能是辅助残疾人和老人的日常生活以及病人的长期复健，也可协助体力工作者的日常劳作，比如护士移动病人以及建筑工人搬砖等。截至到2012年10月， 日本已经有300多套HAL应用于130家医疗机构或养老院。2014年，日本的建筑承包商株式会社大林组（Obayashi Corporation）也将其引进到了建筑领域（用来搬砖）。
另一家成功的医疗外骨骼公司是Ekso Bionics，他们将HULC委托给洛克希德·马丁公司进行军事领域的推广后，又于2010年又推出了新的装备Ekso（原名eLEGS）进军医疗领域。该产品的目标是帮助截瘫者和其他活动不便者站立和行走。Ekso重20千克，由液压驱动，最高速度能达到3.2 km/h，电池可持续6个小时。
帮助截瘫者和其他活动不便者站立和行走的Ekso（原名eLEGS）。图片来源：inquisitr.com
眼光再远一点：其他领域的机械外骨骼呢？
2014年，洛克希德·马丁公司又在HULC的基础上推出了FORTIS，帮助操作者携带重型工具，并以站立或跪立的姿势来操作工具，最高可毫无重量感的装配16.3千克的工具，并提高2~27倍的工作效率。2014年，美国海军宣布采购2台FORTIS进行测试和评估——这也是其第一次工业应用。
洛克希德·马丁公司2014年推出的FORTIS。图片来源：military.china.com
NASA在2012年的时候也宣布，他们正在和佛罗里达人与机器认知研究所（Florida Institute for Human and Machine Cognition）进行机械外骨骼研究，取名为The X1 Mina。The X1 Mina是两用的机械外骨骼，一方面可协助宇航员进行长距离太空任务，另一方面也可以在地球上帮助下肢瘫痪者行走。目前，样品已在宇宙空间站进行测试了。
The X1 Mina。图片来源：nasa.gov
如果普通消费者想体验一下机械外骨骼，可以尝试一下法国RB3D公司开发的HERCULE。2013年推出的HERCULE V3是针对民用领域设计的，专注于力量辅助、负责搬运重物和操控工具。HERCULE V3也可被当作是一个移动平台，根据工业需求来搭配各种机械上肢。
HERCULE V3。图片来源：rb3d.com
小声说，其实我觉得有点像这个。图片来源：plurk.com
最后再赠送一个逗比版的机械外骨骼吧，网络俗称“为保护妹子而生的机械外骨骼”。这款机械外骨骼是由日本佐川电子株式会社（Sagawa Electronics）研制的，正式名字是Powered Jacket MK3，高约2.25米，重约25千克。重点是限量只有5台，售价约合76万人民币。（编辑：球藻怪）
妹子守护者，Powered Jacket MK3。图片来源：gizmag.com
文章题图：ew.com
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来个铁皮侠_(:з」∠)_话说初代iron man长得还真挺绿野仙踪的
果壳“万有青年”品牌负责人
太魔性了，再来一遍！
腿音什么鬼(╯‵□′)╯︵┻━┻精神污染向
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全部评论(70)
来个铁皮侠_(:з」∠)_话说初代iron man长得还真挺绿野仙踪的
高分子化学与物理硕士，科学松鼠会成员
本文看得我睾丸激素飙升。。。。
遗传学硕士，科学松鼠会成员
现实中的医疗用外骨骼，我觉得比电影里的钢甲更赞。
看来是两次删了我的回复，来配合自己放1楼的软文宣传图的。
火箭飞行兵你好！
引用 的话：看来是窗敲雨两次删了我的回复，来配合自己放1楼的软文宣传图的。你说啥子了
果壳“万有青年”品牌负责人
太魔性了，再来一遍！
引用 的话：我就说：今天一下出来这么多这电影的文章，明显是果壳收钱发的。除了收钱发这篇文章，还有哪篇也是收钱发的呢？没发多久，就被删了。今天被这电影刷屏了。。。
引用 的话：我就说：今天一下出来这么多这电影的文章，明显是果壳收钱发的。除了收钱发这篇文章，还有哪篇也是收钱发的呢？没发多久，就被删了。那你太实诚了，确实是收钱发的你又能怎样？
引用 的话：今天被这电影刷屏了。。。是啊，所以我就表达下不满，竟然被删帖了。
引用 的话：那你太实诚了，确实是收钱发的你又能怎样？我是不能怎样啊，所以我就是说说，表达下我的观点，我相信绝对不止我一个人这么想。结果竟然被和谐了。。。这里连真话都不让说嘛？
引用 的话：我是不能怎样啊，所以我就是说说，表达下我的观点，我相信绝对不止我一个人这么想。结果竟然被和谐了。。。这里连真话都不让说嘛？那就要看网站所有人对你说的那些真话的容忍程度了。
引用 的话：那就要看网站所有人对你说的那些真话的容忍程度了。我是看到了啊，直接被删帖了。2次
腿音什么鬼(╯‵□′)╯︵┻━┻精神污染向
引用 的话：我是看到了啊，直接被删帖了。2次那我只能深表同情，我也不是话事人。
引用 的话：那我只能深表同情，我也不是话事人。可我别的帖子里的发言，就没删，可能还是这句话，说的太直接了。“还有哪篇也是收钱发的呢”
引用 的话：可我别的帖子里的发言，就没删，可能还是这句话，说的太直接了。“还有哪篇也是收钱发的呢”。。。不要太实诚。不能说的还多着呢，你管得过来吗。
引用 的话：。。。不要太实诚。不能说的还多着呢，你管得过来吗。行，那就先不管了。唉
话说，为什么盔甲的眼睛会发光？
引用文章内容：HULC的功能主要包括力量增强和耐力增强两项。力量增强体现在士兵佩戴后可搬运90千克的重物而毫无感觉；耐力增强体现为在3.2km/s的行动速度下可降低5%~12%的氧气消耗。3.2km/s? 3.2km/h?
引用 的话：行，那就先不管了。唉果壳本来就是商业网站，有商业行为很正常啊。做科普不是做公义啊，要成本的啊，要养100多号人的啊。
《德拉诺之霸》里还有个向钢铁侠致敬的彩蛋，某个黑铁矮人被绑架之后偷偷造了个战斗装甲和玩家一起打出去。（我这贴会不会也被当成魔兽的软广？）
引用 的话：可我别的帖子里的发言，就没删，可能还是这句话，说的太直接了。“还有哪篇也是收钱发的呢”介于言重的妄想症，为了不浪费您宝贵的时间在果壳上——————————————————————啊朋友再见吧、再见吧、再见吧！
前面那位。。。我从另外一个帖子过来 还是看到你了。。。求消停一下可以么给最近发生的时事写文章 就算是收钱？那新闻算什么 谁给钱？我就这么回复 不@
不想撕逼 也没必要 纯粹吐槽一下我本来以为果壳算是小众的网站 壳友都是有素养的人 嘛 上面那句话说的有点过了 不喜随便喷
引用 的话：呵呵哒，首先声明，我们不是水军，也不是喷子，但是说实话，作为果壳的常客，我平时没怎么见过你，就今天这几篇文章见你出来了，也不知道是谁顾的水货，不喜欢给你几个选择，①等这几篇文章过去了，新文章出来了你再...我来也有一段时间了，平时就是看帖子没发言，今天实在忍不住说了几句，就变成你口中的“水货”了？要举报我请给出理由？我哪说的不对？
引用 的话：《德拉诺之霸》里还有个向钢铁侠致敬的彩蛋，某个黑铁矮人被绑架之后偷偷造了个战斗装甲和玩家一起打出去。（我这贴会不会也被当成魔兽的软广？）那篇里果壳编辑都承认今天的电影宣传是广告了。
引用 的话：介于言重的妄想症，为了不浪费您宝贵的时间在果壳上——————————————————————啊朋友再见吧、再见吧、再见吧！看来是要赶尽杀绝了啊，呵呵。果壳什么时候成了这么脆弱连真话都不敢让人说的地方？
引用 的话：前面那位。。。我从另外一个帖子过来 还是看到你了。。。求消停一下可以么给最近发生的时事写文章 就算是收钱？那新闻算什么 谁给钱？我就这么回复 不@ 不想撕逼 也没必要 纯粹吐槽一下我本来以为果壳算是...那篇里果壳编辑都承认今天的电影宣传是广告了。
引用 的话：看来是要赶尽杀绝了啊，呵呵。果壳什么时候成了这么脆弱连真话都不敢让人说的地方？锑
引用 的话：那篇里果壳编辑都承认今天的电影宣传是广告了。人家大发慈悲的告诉你这是广告了，
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以现在的科技，人类可以制造像钢铁侠那样的盔甲吗？
我有更好的答案
克服掉人体极限再去讨论能源和飞行难题，起码要未来多少年去了。你试试把一个鸡蛋用高强度合金包裹从10米高处摔下来，又或者使劲把它往墙上摔，结果是合金没事，里面的蛋黄蛋清搅和在一起了....人体也是
采纳率：47%
防弹衣只能防手枪弹。因为电影里不会展现耐久性，疲劳性这些细节。
战场上的士兵为什么不穿防弹衣，切这种盔甲也就是切老豆腐的感觉。 真被步枪打到防弹衣反而会起反效果，扩大创伤面这种漫画里的你也信？ 就算有这样的盔甲，以现在的武器切豆腐一般的威力。因为自动步枪的威力太大
科技水平应该是可以的，但盔甲造出来是需要有人去尝试的，万一发生实验事故怎么办，这跟禁止克隆人类是一样的道理。而且，这样的盔甲造价很大的，除了政府，没有人能吃得消这种研究所带来的花费。如果出现真正的人工智能的话，那就应该没有什么问题了。
头盔大概可以，谷歌就出了那种眼睛了，头盔可以了那盔甲就小菜了~
大概不能，首先头盔内的雨滴桌面就不太可能，其次盔甲不像衣服那样灵活度高。
如果有人想制造，大概在22世纪吧。
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色情、暴力
我们会通过消息、邮箱等方式尽快将举报结果通知您。以现在的技术 人类可以制造钢铁侠的盔甲吗_百度知道
以现在的技术 人类可以制造钢铁侠的盔甲吗
我有更好的答案
制造它的材料是可以的,主要是它身上的一些传感器和一些多度关节还有现实增强技术这些都还好没有成熟 最多要30年后
即使是30年后 成本台高了
不过现在的谷歌智能眼睛就是现在的穿戴试的电脑
它就是运用了虚拟现实增强,还在试验街段
采纳率：41%
钢铁侠的反应锥为小型的核能反应锥主要功能为抵制弹片进入心脏和为盔甲提供能源，人类无法做出这么小的核能反应锥，电线什么的在哪里？第四钢铁侠的头盔是如何做成的！最后就是材料问题，可以防御坦克炮的装甲最起码有10吨左右中世界上最好的装甲是贫轴装甲，二钢铁侠的是太空铝合金他是怎么打造的！！而且他是如何飞行的？盔甲内的装置？发出冲击波还需要很多仪器和工具钢铁侠是如何放出的？还有反应锥有很多辐射在这么狭小的空间内你必死无疑。第二盔甲性能，装甲太难做出来，钢铁侠的装甲最多就一厘米左右厚，最多防得住重机枪的扫射肯本堵不住120mm毫米的反坦克炮的轰击，想想看现在坦克装甲为200mm厚最多挡得住2次反坦克炮弹的同位攻击。第三钢铁侠的胸炮是如何攻击的？虽然全息影像世界上已有但还不成熟，而且在这么小的头盔你放出全息影像和视觉投影机是完全不可能的！不可以，最多做出个模型样子可以穿在身上第一是能源问题？假设人类可以创造出小型的核能反应锥但是一个能源产生器如何放出冲击波，雷达，电路
我有个群，里面有几十人都在做43代
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