生物力学领域的发展
洛克希德马丁公司的HULC（人类通用负载系统）外骨骼是为各种类型的地形密集使用而设计的。 它很好地反映了人体生物力学，它允许主人蹲下，爬行，走路和跑步没有问题
当步兵携带负载，处理设备和武器，克服困难的地形时，他们表现出移动性，执行速度和耐力，这种组合仍然是任何车辆都无法超越的。 然而，由于肌肉骨骼损伤，军队由于健康原因而复员的速度表明，对他们身体的身体需求正在接近并且经常超出他们能够客观承受的程度。 因此，今天比以往任何时候都更重要的是要深入了解人体的生物力学。 正在开展世界各地的研究，利用积累的知识和经验创建可与人体生物力学相结合的可穿戴系统，以降低受伤风险，提高生产率并减轻导致残疾的损害。
了解人体的能力和局限性在人体工程学中发挥了重要作用，并使所有类型的车辆和机器更安全、更轻松、更高效地工作，随着科学技术的进步，这种人机界面变得越来越和更友好。 这一点的最终体现就是人与人的融合 机器人 在新的半机械人实体中，实体是科幻小说中最受欢迎的主题之一，并且比人们想象的更接近科学现实。
机器人的现实
在生物力学领域的研究工作中，可以注意到着名的植入物创新实验，由雷丁大学的Cybernetics Kevin Warwick教授进行，他将自己当作一只豚鼠。 在1的Cyborg 1998项目中，全科医生在他的左手中植入了长度为23 mm且直径为3 mm（实际上是射频识别设备RFID）的无线电发射器。 这种植入是第一次进行。 在一个成功的为期九天的试验命令实验中，植入物发出了一个编码信号，用于打开门，打开和关闭灯，加热器和计算机。
作为2中Cyborg 2002项目的一部分，牛津医院的一组神经外科医生进行了一项复杂的手术，通过外科手术植入Warwick教授植入物的正中神经纤维，并使用更复杂的100电极基质。 由Mark Gasson博士领导的团队开发的植入技术使Warwick能够控制电动轮椅和“智能”人工手臂。 植入物可以测量手中的神经信号，并通过用单个基质电极刺激神经来产生人工感觉。 沃里克教授的妻子也同意参加这项实验，并将同样的植入物植入她的手中，这使得这对夫妇能够展示这项技术的双向功能。
虽然这项工作证明了神经系统控制模仿人体生物力学的机械装置的能力，但另一项工作表明电子植入物如何帮助克服以前被认为无法纠正的对神经系统的损害。 来自路易斯维尔大学的哈克姆博士展示了一种相对简单的种植体如何能够恢复运动，尽管对脊髓造成“完全”损伤。 仅使用16接触性硬膜外（硬脑膜外）刺激器缓解疼痛，Harkem博士和她的团队恢复了敏感性，运动和站立于摩托车越野赛事故障后五年瘫痪的男子的能力16年。 随着刺激器打开，肯特史蒂文森可以自行决定移动他的腿和脚踝，并坚持自己的能力 - 通过强化练习提高。 植入物刺激位于脊髓下方的健康神经，而不是纠正或消除脊髓疾病。
脊柱刺激物
“近几个世纪以来，我们已经知道，在所有其他生物物种中，脊髓是一个非常复杂的系统，实际上控制着运动的各个方面（物体在空间中移动的一组协调运动）。 但人们相信，当人们进化并且我们得到了我们梦幻般的大脑时，据称他接管了整个控制，哈克姆博士说。 - 因此，我的研究真正关注的是人体脊髓是否具有这些特性并发现它能够发挥这些功能。 对于脊髓损伤患者来说，即使脑部有一个完整而明显的“开口”，我们也可以对神经系统中的残留做很多事情。“
“可能会发现所有动作都控制在脊髓水平，”Harkema博士继续说道，他认为大脑会发出更高级别的命令而不是控制所有动作，而且非常微弱的信号必须通过损伤或绕过它。 “当我们继续训练这些人的过程时，我们需要的刺激强度会降低，所以我们相信神经系统会适应。”
虽然生物力学和生物电子设备在使用增加残疾人身体能力的假肢和植入物时变得越来越有效，但是人们越来越热情地探索相关和相关技术提高人类能力的潜力。 最令人兴奋的表现形式是外骨骼及其亲属外展，代表了一个相对较新的“软机器人化”领域。
机器的崛起
外骨骼允许一个人抬起和搬运重物，移动得更快，并保持这种载荷的性能，否则你不能在没有帮助的情况下提升。 被动（或没有动力源）外骨骼允许佩戴者在没有张力的情况下支撑重负荷，但不会产生任何额外的动力。 洛克希德·马丁公司和雷神公司在军事外骨骼技术方面非常活跃。 其中第一个开发了具有电池功率的HULC系统（人类通用负载载体 - 人类通用载体结构），由美国陆军评估用于战斗条件。 第二个没有电源的FORTIS系统用于工业用途。 一个测试Raytheon XOS 1公司实验概念的项目产生了一个全身系统，被命名为XOS 2。
八月18 2014中，洛克希德·马丁公司宣布，它已经收到来自国家技术评估中心科学2个外骨骼FORTIS海军陆战队的合同。 这项工作的主要目标是技术及其过渡的组织对使用该系统的国防部，测试和评估的工业基地发展与美国的海军船厂手工具时。
FORTIS被动外骨骼由刚性骨盆带组成，通过铰接腿将大负荷传递到地面，除此之外还允许穿着者正常行走。 固定在骨盆带上的铰接臂支撑着重型手持工具的重量，使用户可以长时间使用它们而且疲劳极小。 从技术角度来看，弹簧加载的臂铰链类似于人的臂，因此佩戴者可以正常移动。
“船舶维护通常需要重型工具，如磨床，铆锤或喷砂机，”洛克希德马丁导弹和火控公司新方向负责人亚当米勒说。 这些工具由于其重量和有时必须工作的受限条件而从操作员那里获得了大量的动力。 佩戴FORTIS外骨骼时，操作员可以长时间使用重型器械，同时疲劳度显着下降。“
FORTIS允许所有者在站立或跪下工作，而由美国公司Equipois开发的zeroG手臂允许您“毫不费力地”操纵重达16,3 kg的工具或其他物品。 洛克希德马丁公司宣布肌肉疲劳减少300％，劳动生产率从2增加到27倍。
修订版已将其外骨骼技术应用于美国TALOS指挥部（战术突击轻量级操作员套装 - 特种部队的轻型套件），使用特种作战部队。 另一个PROWLER系统由加拿大公司B-tema开发，用作下肢的外骨骼。
雷神公司的XOS 2外骨骼由外部电源驱动，因此它与车辆相连，但该公司宣布正在开发一种已经拥有自己电池的下半身选件。
旧观念，新技术
军用主动外骨骼（具有自己的能源供应）的工作已经进行了十多年。 第一个例子包括通用电气与海军研究办公室之间的合作，以开发一种名为HARDIMAN的设备。 这项合作始于1965年，是陆军和 舰队。 也许她的灵感来自罗伯特·海因莱因（Robert Heinlein）1959年的科幻小说《星际士兵》中的步兵所穿的服装。 HARDIMAN设计用于在航空母舰上装载武器和进行其他繁重的工作，可举起重680,3千克的货物； 但是，有功率反馈，以便使操作员可以感觉到正在发生的事情。 但是，HARDIMAN也重了600公斤，并且控制系统的延迟使其不切实际。
雷神公司的XOS 2外骨骼最接近于HARDIMAN概念，据此用于后勤工作，但与此同时，现代技术使其更加实用。 它的全尺寸配置包括带液压驱动器的手，使佩戴者可以在不感到疲劳的情况下将90,7 kg提升数百次，并以循环模式反复冲压三英寸板。 尽管如此，该公司表示“它具有移动性和优雅性，可以让它的主人玩足球，打一个出气筒或轻松爬上楼梯和坡道。” 当Raytheon Sarcos在9月2展出XOS 2010外骨骼时，该公司的副总裁表示，凭借稳定的资金，他们可以部署五年。
洛克希德马丁公司的HULC电液外骨骼有一个电源，因此，没有系绳，通过钛腿将负载重量增加到90,7 kg加上自己的24 kg到地面。 HULC外骨骼的生物力学测试是在2011期间在Natik研究中心对美国陆军士兵进行的，其结果被用于过渡到被描述为一系列“模拟战斗空间中的野外旅行”，这将对其有用性作出结论。
正如哈佛大学所说，“软外套的有前途的选择可以帮助行动不便的人”
特种作战部队和机构DARPA指挥的外骨骼
外骨骼技术是TALOS计划的一部分，该计划旨在整合轻量级和更有效的全身防弹保护以及“超越人类能力”的力量。 TALOS是特种作战部队指挥官威廉·麦克雷文海军上将的心血结晶，TALOS是一个原型的加速发展，汇集了56公司，16政府机构，13大学和10国家实验室的许多技术。 今年6月2015将交付三个被动（松散）原型，8月2018预计系统可用性。
有了解候选人的生物力学技术的一些具体细节，但最有趣的是战士的Web DARPA机构的框架内制定的软Exosuit项目。 该机构签发了价值2,9百万美元的哈佛大学合同，用于进一步开发可穿在衣服下的Soft Exosuit exosuit。 它可以让士兵长途跋涉，减轻疲劳，并最大限度地减少携带重物时受伤的风险。
以前的工作使我们能够测试大学所谓的设计和创造“可穿戴机器人”的全新方法的概念，该机器人受到对人类步行生物力学的深刻理解的启发。 Soft Exosuit技术决定了大学所描述的“全新形式的功能性编织，柔性电机系统，软传感器和控制策略，可实现人与机器之间直观，无缝的交互。”
“虽然可穿戴式机器人的想法并不新鲜，但我们创造它的方法绝对是创新的，”设计团队负责人Connor Volsh说。
在行走时模仿腿部肌肉和肌腱的工作，该套装还在关节中提供了一个小但“精确同步”的帮助，没有任何动作限制。 目前的原型之一的特点是下身周围有几个放电带。 这些皮带容纳一个低功率微处理器和一个灵活的应变计网络，共同监测佩戴者身体的位置和运动。 然而，与固体外骨骼不同，Soft Exosuit显然不会将负荷转移到地面。
虽然士兵承担的负担不太可能变得更轻，但对人体生物力学和与此相关的新技术的理解将使他们的负担，包括造成伤害的负担更轻。
使用的材料：
www.monch.com
www1.iwr.uni-heidelberg.de
www.lockheedmartin.com
www.raytheon.com
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