日读 | 一事无成的科学家和他中看不中用的发明

我上学的时候，电视里曾播放过一部题为《布雷斯塔警长》的美国动画片。片子的主角布雷斯塔警长在一个狂野西部风格的星球担任治安官，拥有多项超乎常人的特异功能，其中包括“鹰的眼睛”“狼的耳朵”“豹的速度”1和“熊的力量”，给我留下极为深刻的印象。

人能获得这样的能力吗？借助科技的力量，我们可以。运用不属于自己身体的技术产品，让自己变得更强，是人类与生俱来的冲动与能力。在神话传说中，不乏对这些技术的瑰丽想象，例如希腊神话中，普罗米修斯将火带给人类，驱散黑暗与寒冷；巧匠代达罗斯为逃离克里特王的囚禁，用蜡和羽毛为自己和儿子伊卡洛斯制造了用于飞行的羽翼。圣经伪经《以诺书》记载的希伯来传说中，负责看护人类的守护天使将冶金和化妆的技术赠给人类，让后者变得更强也更美。

代达罗斯为自己和儿子制造人工羽翼。

而这些文化英雄的故事结局，同样提醒着人们，技术带来的巨大危险：人类获得了火，不但用它改善生活，也用它制造武器，战争与杀戮大行其道；伊卡洛斯忘记父亲的嘱咐，飞得离太阳太近，用于黏结羽翼的蜡因此融化，他也坠落身亡；而《以诺书》记载的故事中，人类靠冶金技术铸造铠甲、兵器相互攻伐，靠化妆打扮日夜行淫，弄得守护天使最后也不守本分，与人类女子通婚，生下身高三千丈的巨人，吞食世间一切，最终导致神降洪水。

几千年过去，一切似乎完全未变。在“铁幕”分隔世界的冷战时代，诸多改变人们生活的高新技术往往也都是脱胎自军用科技。然而也正是这样的时代，成就了一位脑洞大开的技术怪杰。

“应声虫”

1956年5月24日号的美国纽约州《先驱日报》以略为夸张的口吻，刊载了一篇题为“通用电气工程师开发出长着胳膊和手的机器”的报道，内容称：

5月23日斯卡奈塔第讯——通用电气公司的工程师开发出一种长着机械胳膊和机械手的机器，用于在人类无法进入的辐射性区域实施作业。

通用电气今日表示，这种“电子液压式机械手”有一对机械肢体，可以远程操作，操作原理如下：

操作员需要将自己的手臂和手指固定在机械臂和机械手指上，然后根据需求移动手臂和手指完成动作，例如使用扳手、起子或倒水。而位于另一处的模拟机则会复制操作员的动作。主从设备由导线连接，操作员可通过电视屏幕实时观测动作反馈。

四天后出版的《生活》杂志也对此进行了报道：

这台设备并没有人类的实体，却能体贴地为这个姑娘披上外套，实在是有史以来设计最精妙的机器人之一。它的机械手臂设有能够弯曲的手肘、旋转式手腕，每只机械手掌有三根爪子，能够复制人类操作员的动作。通用电气公司将这台电子机械式从动设备称为“应声虫”（Yes Man），目前仍在优化它的设计。进行操作时，操作员需要把手臂穿戴在主动设备上，只要动一动手指头，电信号就会驱动液压活塞机构，使“应声虫”的机械爪做出相同的动作。借助一套反馈系统，操作员也能感知到机器人的动作。“应声虫”的设计意图意义重大，技术人员可以远程操作，通过电视屏幕监控，从而安全地操纵它进行极为复杂精细的核试验。

通用电气发布的宣传照片，莫舍尔本人正远程操作“应声虫”的机械手为一位女士披上外套。

左图：莫舍尔远程操作“应声虫”的机械手，从桌上拿起相机，为自己拍照。 右图：正在操作“应声虫”的拉尔夫·莫舍尔。

“应声虫”正在进行倒水测试。

而报道图片中正在操作“应声虫”的戴眼镜男子，就是这个项目的推动者拉尔夫·莫舍尔。他1920年生于美国纽约州奥尔巴尼郡的瓦特弗利特城，成长于马萨诸塞州斯普林菲尔德市。第二次世界大战期间，莫舍尔志愿加入美国陆军航空队，在B-24“解放者”式四发重型轰炸机上担任领航员，曾五次获得航空奖章（缀四枚橡叶），并获欧洲-非洲-中东战役奖章。“二战”胜利后，莫舍尔复员，根据优待退伍军人的政策进入新罕布什尔大学。1949年毕业后，他被位于纽约州斯卡奈塔第的美国通用电气公司聘用，在那里当了三十二年工程师。

人类感知

在通用电气供职的三十多年里，莫舍尔奇思频发，极度痴迷于人工控制拟人设备（CAM），主导并参与设计了一系列试验性CAM产品。在那个信息革命尚未到来的时代，莫舍尔敏锐察觉到自动控制、数据处理、信息与控制理论的高速发展，而相对于完全依赖机器模拟人类行动，他却更倾向于通过人机交互/协作，用电子机械设备增强/复制人类行为——也就是说，他并不热衷于设计能够自主动作的机器人，而是采用人类主动操作、机器从动输出的形式。除了那个时代的技术限制，这种设计思路也体现了他对“人类感知”的极度信任。

人体本身就是一个最为精妙而难以理解的复杂系统，而且人无须特别系统训练，只要在寻常社会环境中耳濡目染，就能轻而易举地完成无数当时的机械难以达成的判断与动作，而依靠人工机构运作的机械系统，在模仿细微动作时极其容易失控，原因就在于缺乏人类的这种感知。

举个例子，开门。看似简单的动作，人只需要伸手握住门把手，旋开门锁，然后将门拉开即可，根据铰链活页的力反馈和人类感知，人类能够精确控制动作时机和力道，不至于用力过猛。换句话说，人类本身的感知系统，能在瞬间习惯性输出合适的动作力度并控制动作细节。若换成一个力气很大的机器人，即便它能模拟人类的动作，但由于机械没有人类感知与精密的反馈系统，很难控制用力，就非常容易一下将门扯掉。

“缺乏人类感知”之机器人开门。

同样的，让人搬起木头椅子将其移位，人类只要掂量椅子分量，就知道该如何用力；而机器人则可能搬起椅子就将它扯烂。

“缺乏人类感知”之机器人弄坏椅子。

在需要实时学习的场合，如将通条插进火炮炮管，人类就算第一次没有对准，多试几次也就能灵巧完成；缺乏应变能力的机器人，则可能只会执拗地硬捅，最后造成器具损毁。

“缺乏人类感知”之机器人破坏器具。

在当时的技术条件下，利用CAM来强化、增幅人类本身的力量，同时也能保留宝贵的人类感知，不失为一个比较合理的选择。这种系统的另一个好处是，利用其内置的反馈系统，人类操作员可以逆向感受到机械输出的动作，从而及时进行调整适配，使机械输出的动作更为准确。莫舍尔曾用“画圆”来举例进行说明，众所周知，若非接受过系统训练，人很难画出近乎完美的圆，但是在使用手摇式卷笔刀或用摇杆发动汽车时，机械会自动引导（也可以说是限制）人的手部动作，完成周而复始且不走形的圆周运动。

手工与摇杆的对比，后者可以轻松画出“完美的圆”。

“勤杂工”

当时莫舍尔已经主导CAM系统研究约五年，“应声虫”是第一项进入大众视野的技术成果。虽然他一直在强调其设想的合理性，但限于当时的技术条件，这种依靠复杂液压系统与精密伺服机构的设备开发、制造和维护成本都很高。

不过在冷战忽冷忽热，东西两大集团来回拉锯的历史背景之下，CAM研究总有一线生机。1955年前，只有美国拥有可向全球范围投放核弹的B-36“和平缔造者”战略轰炸机，而1955年苏联也拥有了飞到美国本土并能够空投氢弹的战略轰炸机；同年，美苏成功从水下发射潜射弹道导弹，弹道导弹潜艇部队开始形成战斗力；与此同时，双方也都在完善陆基洲际弹道导弹系统。这所谓的“核三位一体”带来的核打击多样性，保证了任何一方在全面核战争中，都会遭到毁灭2。

以康维尔B-36H“和平缔造者”战略轰炸机（序列号51-5712）为基础，试验性搭载小型核反应堆的NB-36H样机，正在负责放射性测试的波音B-50伴随下进行测试飞行。但这座反应堆从未被用于推进，只是用于安全性测试及获取相关数据。NB-36H是WS-125项目的初期验证步骤，在1

要想打破这一均衡，就得继续在技术上进行突破。因而冷战双方阵营在1950年代中期都投入资源，试图将核动力技术搬上飞机，研制能够在空中超长时巡航的核动力战略轰炸机。美国空军早在1954年就制定了联合核动力飞机推进计划，试图研制一种代号WS-125的核动力飞机，计划定型为B-72。为保证竞争，空军于1956年委托两组民间军工复合企业结对进行研究，其中一组是普拉特·惠特尼公司（引擎）与洛克希德公司（飞机），计划代号X287，引擎代号J91；另一组就是通用电力公司（引擎）与康维尔公司（飞机）3，计划代号X211，引擎代号J87。莫舍尔的团队也因此搭上顺风车，在通用电气公司内部被指定为X211计划的技术后援组，公司计划用他的CAM系统支持新式涡扇引擎的研制与测试，利用其远程操作特性，免除操作人员遭受核辐射的风险。

为此，莫舍尔需要在“应声虫”的基础上更进一步，制造出更为精密的CAM，且远程操作的从动装置必须能完成包括拆卸小型螺丝在内的精细动作。1958年，他研制出了“勤杂工”（Handyman）系统。系统操作员需要站立在操作站上，将手臂和双手穿戴在操作挽具中，不过，挽具本身靠操作站背板配重支撑，因而操作员自身并不承重，得以全神贯注进行操纵作业。

“勤杂工”的力反馈系统非常精确，这是其演示转呼啦圈的情景。

“勤杂工”操作站细节照片，可以看到操作挽具实际由背板系统支撑，操作员不需承重。

“勤杂工”主从系统示意图。

“勤杂工”的从动装置靠导线与操作站远程互联，依靠两支末端装有两根手爪的机械臂工作。操作员进行作业时，其动作经测量被转换为电信号，并通过液压装置在从动端精确复制，而机械臂完成的动作也会实时反馈给操作员，方便其感知并实时微调。

“勤杂工”操作挽具细节，操作员通过手肘和手指动作为从动机械臂提供动作模板，可实现手肘转动和机械手爪开合，机械手受到阻碍时，操作员的肢体也会通过力反馈系统实时感受。

“勤杂工”的从动装置。

“勤杂工”的每支机械臂能完成十种动作，经过训练的操作员可用它完成很多需要精确掌控力度的动作，“勤杂工”的机械手爪极限握力强劲，能够一下捏碎高尔夫球，但也能捏起鸡蛋，将其轻轻放入盒中。它还能准确地在指定位置敲进钉子，甚至能划亮小小的火柴。当然，为了精确的反馈效果，“勤杂工”必须安装复杂、昂贵且沉重的跟踪机，不过基于其研制目的是获取利润丰厚的军方合同，公司愿意接受这样的成本。

作为一台维护作业设备，军方要求“勤杂工”能实现较为精细的动作。通用电气公司用一系列测试交出了令人满意的答卷，这个用榔头敲钉子的实验就是其中之一。约摄于1959年。

“勤杂工”从动机械手爪细部示意图，每根“手指”由五个构件组成，摄于1960年。其中各部为：

① 机械臂前臂设有可以旋转的“手肘”构件。

② 及③两根“手指”根部为同轴，由一具致动器实现同步，抓取物品后，靠另一具致动器实现手肘旋转。

④ 第一指关节。

⑤ 第二指关节，通过机械结构与第一指关节相连随动。

手指闭合（上）及张开（下）状态的“勤杂工”机械手爪。

1950年代后期，美苏对核动力轰炸机的研究都陷入瓶颈。双方在NB-36H和Tu-95LAL样机平台进行的测试证明核动力飞机需要过度沉重的防辐射屏蔽设施，且地勤维护过于复杂且有危险性，一旦发生坠毁事故后果不堪设想。通用电气公司虽然成功制造出两台J87引擎，并与敷设屏蔽系统的核反应堆组合成名为HTRE-24及HTRE-3的动力装置，却因空军于1961年3月放弃WS-125计划而不得不停止研究，两套机组目前保存在美国爱达荷州的国家实验室。随着主体项目终结，莫舍尔的“勤杂工”系统也被雪藏。

保存在美国爱达荷州国家实验室的HTRE-2及HTRE-3动力装置。

步行机

尽管核动力飞机计划的终止令“勤杂工”发展受挫，冷战却仍在不断升温。1962年，通用电气又与美国陆军合作，计划由莫舍尔团队设计一种能用于复杂地形的全地形载具。为在崎岖山地、林区等地貌复杂的地域达成比轮式和履带式行走装置更优异的适配性，莫舍尔希望利用CAM技术，打造一种两足行走、同时可用机械臂进行辅助作业的“步行机”，并于当年完成设计，制作了缩比验证模型。

莫舍尔步行机初期概念设计图。

在制作全尺寸模型前，莫舍尔先用缩比模型和人偶对步行机进行验证。

莫舍尔站在步行机全尺寸验证模型的驾驶舱内，这个模型没有活动功能，仅用于论证构件比例等。

莫舍尔步行机站立时全高约5.5米，外型像一个没有头部、手长脚长的人。躯干部分就是驾驶舱，以其为基础，装有两支可适配多用途手部的机械臂和两条机械腿。操作员站立在驾驶舱内，手臂和双腿套在操纵挽具内，迈动双腿时，机械腿进行从动，完全复制操作员的腿部动作；而操作员舞动手臂时，步行机的机械臂也能进行动作复制。通过调节反馈比率，操作员能通过机械增幅力量，机械臂最多可搬动约3.6吨的物体。按照设计构思，步行机的机械臂末端除安装夹钳式机械手外，还能适配包括用于密林内探索的开山砍刀在内的多种工具，多台步行机还能用外接设备串联，像滑竿挑货那样，在复杂地形合力运送大宗货物。

此外，莫舍尔还设计了适用于水下作业的步行机。

1964年，步行机进入全尺寸的等大模型阶段，还登上科普杂志面对青少年读者进行宣传。不过，这一计划因始终无法解决运动平衡性等固有问题，而在同年偃旗息鼓。

步行机串联机组的概念设定图。

水下步行机概念设定图。

“硬汉”

同样在1964年，发生了北部湾事件。1965年初春，越南战争正式升级。大批美军和军事装备的舶运需求和远距离作战，对美军的后勤体系是个极大挑战，通用电气也从中窥得一线商机。1965年，莫舍尔与团队再次受命，开启了“人力增幅研究发展调查项目”，项目简称“HARDI”，加上代表“操作装置”（Manipulator）的“MAN”，整体简称为“HARDIMAN”，因这个词汇有“硬汉”之意，有时也被用于项目及实际制品的代称。

“硬汉”的设计目的是为美国陆海军开发一种可供单人穿戴的动力外骨骼。在此之前，这样的装备只是科幻作品中的产物，这种穿戴在使用者肢体上的外骨骼初见于美国小说家爱德华·艾默·史密斯于1934年在《惊奇故事》杂志分四次连载的科幻作品《透镜人》及其续作系列。当然，该系列中的外骨骼实际上只是拥有惯性抵消推进模组和护盾的宇航服，作者并未提到过它是否能够将使用者的力量增幅。而科幻巨匠海因莱因在1959年的《星船伞兵》一书中为地球机动步兵设想了多种高达二米多的单兵“动力装甲服”，虽然仍需穿戴使用，却不需用人类肢体末端支撑自身，它拥有良好的密闭装甲、三防装置、人造肌肉组织、力反馈同步驱动系统和力量增幅功能，使得士兵能够经受得住行星轨道空降（要被放置在空降荚舱中），轻松携带和操作常人无法使用的重型装备，还可以弹跳方式高速前进。

“硬汉”系统完成构想图。

“硬汉”的功能自然没有如此夸张。美军对其的要求是，要能大幅度增强操作员的运载能力，无须借助其他机械或载具即可为舰载机、坦克等大型装备运送给养，并独力完成装弹、卸换副油箱等重劳动作业。

和开发步行机时一样，莫舍尔团队首先用缩比模型和人偶验证“硬汉”的结构，以及操作这套沉重机组时，该采取怎样的穿戴及承重方式。约摄于1965-1966年。

1965年11月，项目正式启动，并在一年内就完成了运动学理论探讨。莫舍尔原本打算用一套主从系统打造出“硬汉”，但研究结果显示这无法实现，必须采用两套主从系统，即上半身双臂操作与下半身的双腿操作需要分开，各自独立实现。1967年底，从动装置的样机投入测试，但团队很快发现液压机械伺服机构稳定性极差，无法正常使用。经过论证，莫舍尔于1968年4月决定改用电动液力伺服机构，而虽然项目原本计划先打造双腿外骨骼，但技术方面的屡屡受挫令海军很不满意，因而责成通用电气改为先制作手臂外骨骼。

“硬汉”左手臂外骨骼技术测试宣传照，摄于1969年。

1969年12月31日，“硬汉”顺利完成了左侧手臂外骨骼的技术测试。一年后，双腿外骨骼和操作员腰部支撑系统才告完成。但行走测试并不顺利，整套拥有三十多处关节节点的“硬汉”运动平衡性极差，操作员穿戴行走时如果不借助外部支撑，则无法保持平衡，团队拿出的折中办法是将原本双腿穿戴操作腿部外骨骼从动装置，改为通过腰部支撑系统进行操作，因此“硬汉”其实不能靠操作员腿部带动“行走”，而只能被“驾驶”。

技术人员正在测试“硬汉”的腰撑系统及双腿外骨骼。

“硬汉”的首要目的，是为军方提供单人整备军用飞机等装备的技术能力。

军方对“硬汉”的要求是要达到25:1的力量-耐受比，即操作员利用它举起25公斤的物品时，本人只需输出1公斤的提举力量，起重上限的要求则是450公斤——即可单人运载一枚当时美军广泛装备的MK.83航空炸弹。

单就技术要求而言，“硬汉”超额达成既定目标，最大起重可达680公斤。但因当时的技术限制，整套装备本身重量也达到680公斤，且需笨重的供能与辅助装置才可运作，步行速度过于缓慢，只有约2.3米/秒。

装备全套“硬汉”系统的操作员。这是一张宣传照片，由于平衡性问题一直没有解决，因此若以这样的状态启动，操作员将无法步行，或立即摔倒。

“硬汉”系统正视图（左）及侧视图（右）。

步行卡车

试制“硬汉”的同时，莫舍尔团队还在并行研制另一项新产品。这份合同来自美国陆军，要求是拓展之前步行机的设计理念，研制一种用四条腿行走的“步行卡车”，这种设备必须能在轮式或履带式车辆难以顺利通行的地区行走，以便在类似越南战场的地形复杂区域运送武装兵员和给养物资。多足式车辆的概念早在第一次世界大战期间就已出现，在战争后期，德国坦克计划的一个竞争方案“猎户座”战车就是用车轮操向、多对带脚板的腿负责行走驱动装甲车体。不过，这种样车的腿说穿了还是一种异型履带式行走装置，而这一次通用电气则需要完成拥有多关节机械腿，且各机械腿都能独立完成复杂动作的全新载具。

德国在“一战”期间研制的“猎户座”战车。1917年5月摄于美因茨沙丘试验场。

1967年5月，步行卡车开始制造样车，耗费一年才告完成。样车全长3.5米，全高约4.57米。它拥有一个异形车体，四角各安装一条长约2.74米的三关节机械腿，靠腿部末端的机械脚板降低单位压强并实现行走等动作。操作员坐在车体中央的驾驶舱内，双手控制卡车的两条前腿，脚踏控制两条后腿。和之前的步行机一样，利用机械液压伺服机构和反馈系统实现人机交互。此外，设计团队还计划在研发后期，改用一台90马力汽油引擎提供动力，实现全自动越野行走。

步行卡车缩比验证模型，摄于1966年。

莫舍尔（右）和同事艾特·布切与步行卡车和“硬汉”的缩比模型场景合影，摄于1966年。

技术人员正在测试步行卡车的样车，为避免失衡摔倒，它被悬吊在天花板上的滑轨系统上。

步行卡车解析图，操作员双手交替带动卡车前腿，脚踏往复带动卡车后腿。

步行卡车空载重量1.36吨，满载重量为1.63吨，车体后部的车斗可运载270公斤货物。操作员可实现120:1的力量-耐受比，除运货外，还可用机械腿推动最大重量545公斤的物体。

步行卡车细部示意图，各部分别为：

① 三关节机械腿。

② 机械腿末端关节装有棱台形机械脚板。

③ 底盘。

④ 驾驶舱，内部装有四套力反馈主动操作装置，用于操纵四条机械腿。

⑤ 用于操纵右前腿的操作装置。

⑥ 液压泵。

⑦ 初期测试期间，为防止样车摔倒，而在其顶部设置的安全索。

⑧ 用于测试平衡性的障碍物，在测试中，样车可以轻松地用前腿踢掉它们，同时以三条腿保持平衡。

初期测试阶段的步行卡车样车。

样车在1969年4月对公众做了展示，并成功地将一辆卡在沟渠里的陆军M151越野车踢了出来，还能跨越约1.5米高的墙垛。不过，它的平衡性非常糟糕，室内测试时必须用吊钩和安全索悬挂在天花板上，以免摔倒。后期室外测试时不得不在车体两侧临时加装托架，以保持平衡，如果摔倒也方便扶正。

正在进行室外测试的步行卡车样车，可以看到两侧临时加装的托架。

1971年8月30日，美国陆军向通用电气提出对“硬汉”和步行卡车进行测试报告，结果两者都没有通过，而被叫停。显而易见，“硬汉”糟糕的稳定性为计划画上了终止符。至于步行卡车，则输给了正在日益完善的直升机输送体系，唯一的一辆样车，目前保存在弗吉尼亚州尤斯蒂斯堡的美国陆军运输博物馆。

从当时的技术角度，这个结果并不令人意外。步行机械对材料强度的要求很高，此外过于复杂的传动与操向装置会导致维护困难和成本的飙升，燃料储存空间需求亦高，关节部位一旦故障或被击中则极易丧失行动能力。而且最致命的一点是，步行机械的肢体末端接地面积非常小，因此同等重量条件下的接地压强要远远大于轮式或履带式车辆，会造成越野性能和稳定性的急剧恶化，而且机体越大越重，这个问题就越突出。

保存在弗吉尼亚州尤斯蒂斯堡的美国陆军运输博物馆的步行卡车样车，涂上了防锈漆。

桃李不言

晚年的拉尔夫·莫舍尔。

“硬汉”和步行卡车下马后，莫舍尔的团队就此沉寂，1973年提出的同轴滚轮卡车设计方案也没有获得公司的支持。1981年，他离开供职了三十二年的通用电气公司，翌年搬到佛罗里达州清水市，成立了自己的企业——Robotics公司，继续机器人与自动化控制系统的研究。2008年4月7日，拉尔夫·莫舍尔在市内莫顿绿植医院去世，得享米寿。

莫舍尔是一位成功的科学家吗？以纯功利的眼光看，他领导的团队三十年间耗费公司大笔开支，却没有显著的商业成果，显然说不上“成功”，但科学研究的功效也不能如此简单量化。他在通用电气公司进行的一系列研究工作，一直是该公司用作实力展示的宣传窗口之一，也曾多次登上青少年科普刊物，以一种极具个人趣味的科技乐观主义，极大拓展了人们的视野和对未来的想象——动力外骨骼和长着腿的步行机械，不再是幻想中的产物，而是触之可及的现实产物，而人形兵器和超级工人/士兵，也可借助科技的力量去实现。

1964年9月号的《机械画刊》封面的步行机概念封绘。

1966年，就在通用电气开始对外公布“硬汉”系统之后，它也立即进入娱乐业界的视野。翌年上映的喜剧电影《超级情报员麦汉》中，就出现了形似“硬汉”缩比验证模型的动力外骨骼，用于协助工人搬运沉重的桶子。此后，这样的设定更是在影视、游戏等领域全面开花。

《超级情报员麦汉》（1967）中的动力外骨骼。

斗转星移，随着信息革命的到来与技术发展，当年莫舍尔与团队难以克服的技术壁垒也被逐个攻破。供能、控制系统的轻量化和小型化，以及脑电波精密控制技术，使普及CAM的理念离实现越来越近。

2014年巴西世界杯开幕式上，瘫痪青年利亚诺·平托借助脑机接口和外骨骼开球。

近年来一直被老龄化和低出生率困扰的日本人已将动力外骨骼系统推向民生商用市场。由筑波大学的科学家研制的“多功能辅助肢体”（简称HAL）早在1997年便制成原型，是世界上第一种能够通过读取生物电信号的电动外骨骼，附着在使用者皮肤上的传感器会将信号传达给内置电脑，信号经解析后指示伺服机构正确辅助行动。HAL使用腰部挂载的电池驱动，可将使用者的力量增幅五倍。目前HAL已经由塞博丁株式会社投入量产，其产品既有用于辅助力工作业的型号，也有用于复健或辅助体弱/衰老人士行动的型号，还可拆分销售或租赁。行动不便的老年人和肢体残疾人士均可付费租借。

HAL系统销往美国佛罗里达州杰克逊维尔的布鲁克斯复健中心，用于帮助脊柱受损的患者进行下肢复健。摄于2018年。

身穿全套HAL力工辅助型动力外骨骼的赛博丁员工正在进行负重操作展示。

在军用领域，“硬汉”的后代也已是旧貌换新颜，进入二十一世纪后，美国在军事用途的单兵动力外骨骼研发领域已经拿出了一些可见成果。首先是伯克利仿生学公司于2008年研制的单人通用载架（简称HULC），洛克希德-马丁公司买下这套产品专利后，于2010年和美国陆军签订了一份110万美元的合同，准备在美军中进一步对其进行测试。HULC是一套自重24公斤（不含电池）的液力驱动钛合金外骨骼模组，训练有素的士兵只需30秒时间便可将其穿戴在躯干及下肢上，并通过传感器和电脑中枢感知使用者的动作意愿。HULC不含上肢模组，因此无法增幅士兵的握力与提举能力，不过它能够增加单兵载重量。下肢的外骨骼模组在行走时可以起到良好辅助作用，缓解肌肉酸痛，使士兵能在负重91公斤时以4公里/小时的匀速在平地一次最多行走20公里；通过调节行进模式，最高奔跑速度可达11公里/小时，而短时间内极限爆发急奔速度则达到16公里/小时。

结束了一天的劳累工作，HULC系统这才有空坐下来舒展一下脚巴丫子。

穿戴HULC、携带极限负重，进行越野奔跑测试的美军士兵。

此外，美国国防先进研究计划局（DARPA）也在2010年向雷神公司投注1500万美元资金，用于支持后者的XOS次世代单兵外骨骼研究。目前，XOS系统已进化到第二代，其整套模组比HULC重得多，达到95公斤，但是包含了能够令臂部力量增幅的上肢模组。XOS-2以一台内置内燃引擎驱动液力致动器，以多个传感器调整姿态位置与用力，借助微电脑与网络支持。内置的高压液力传动机构可提供17:1的力量-耐受比，在执行野战任务时可长时间背负重达90公斤的装具而不感到劳累，双手可轻松各提举22公斤负重；若担任后勤整备人员，则可长时间连续进行力工作业，每天可装卸重约7.2吨的物资。此外，XOS-2也能大幅度提升穿戴者的徒手破坏力，单手全力挥击时可产生20兆帕压力，能一下打穿厚度75毫米的木板。

穿戴全套XOS-2动力外骨骼的士兵正在进行负重演示。

XOS系统的开发单位是位于犹他州盐湖城的萨科斯机器人公司。这家企业成立于1983年，2007年被雷神收入旗下，握有超过三百项注册专利，创建之初就是美国国防先进计划研究局（DARPA）的重点投资对象，此外通用电气、微软和卡特彼勒等巨头也都进行了注资。

除军用的XOS系统外，萨科斯自研的“守护者”系列产品也已进入民生领域，包括结合了软质外骨骼与履带行走装置、能够进入危险地区或狭窄孔洞进行探测作业的“守护者S”机械蝰蛇，轮/履式精密机械手系统“守护者GT”，以及全身动力外骨骼“守护者XO”。

萨科斯“守护者S”机械蛇的动作演示，这是加快三倍速度的影像。

萨科斯公司联合创始人兼董事长福莱瑟·史密斯从小就是个喜欢拆装机械的脏小子，从1982年开始制造机器人和其他自动化设备。而他加入这个业界的原因，正是因为在小时候看到了莫舍尔的“硬汉”，并深受震撼。多年后，史密斯在通用电气公司对媒体如此评价“硬汉”系统：

时代变了，我们面对着一个全新的世界。但伟大的东西不会改变，“硬汉”就是这样一套伟大的系统。

注释：1. 可能翻译有些误解，这里的“豹”实际上应该是美洲狮。2. 即1965年由美国国防部长麦克纳马拉归纳的“相互保证毁灭”原则（Mutual Assured Destruction, 简称 MAD）。3. 康维尔公司是B-36轰炸机的设计制造方，拥有丰富的大型飞机相关经验与资源。4. 起初为HTRE-1，后经改进并更换代号。

文中图片均来源于网络

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本文作者：徐辰

又名Cliffx、范克里夫大尉、恒星际战术绦虫、

日丹诺夫第一一二工厂五号锅炉房司炉工、

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