“相比起打造一个超人,我们更关心它能否帮到普通人。”来自美国宾夕法尼亚大学机械工程和机械系的四名学生(Elizabeth Beattie, Nick McGil, Nick Parrotta, Niko Vladimirov)虽然没有创造出一套钢铁侠的外衣,但他们所发明的可穿戴设备Titan Arm(泰坦之臂)却可以让普通人一秒钟变身“大力士”。

 这款名为Titan Arm的可穿戴设备实际上是用于人体上肢的机械外骨骼,它不仅能让人们在原有负重能力的基础上多举起40磅(约18公斤)的东西,还能帮助中风、手臂受伤的患者进行物理治疗。 

 Titan Arm的外形如同一个带有单个机械手臂的背包,由铝制框架、锂电池电机、电缆驱动系统、制动系统、手柄、四个可移动的关节以及一个机械手臂组成。背部的支撑板能帮助使用者保持稳定的姿势,肩带能均匀地分配重量,使重量对上肢负担达到最小。 

 装备当中一些非负重部件由3D打印机制成,再加上铝的质量较轻,整个设备的重量被控制在了18磅(8公斤)左右。McGill在接受《二十一世纪商业评论》采访时表示:“穿戴后感觉很轻,也不会过于引人注目——比一个典型的工程师背包轻多了。”

    穿戴后,狗骨头状的机械手臂会贴合在使用者的右臂;待背包内的电池启动制动系统后,使用者就能通过左手操控手柄来控制电缆系统,带动肘关节运动或静止在固定的高度。与此同时,可移动关节处的传感器可以及时将患者的信息与理疗师或医生共享,实现远程监测。

 目前,市面上出售的机械外骨骼产品大多是针对下肢的,而且价格多在10万美元以上。相比之下,历时8个月研究、设备的制作成本低于1500美元的Titan Arm优势非常明显。发明人之一的Parrotta透露,他们使用了类似自行车刹车系统的电缆传动来代替以往设备中昂贵的谐波传动(harmonic drive)。这样不仅大大降低了造价,还让机械臂可以直接从背包内的车载型锂电池中获取动力。

 便宜、轻便,还能无线传送数据,如此具有突破性的Titan Arm事实上是四个发明人的毕业设计作品。McGill表示,团队未来会将主要的改进方向放在物理治疗上,如增加能通过皮肤表面的电信号来推断人的行为意识的肌电图传感器,实现用大脑来驱动机械臂的功能。

 至于是否会让Titan Arm帮助人类变身真正的“大力士”,McGill给出了不确定的答案:“力量增强是一个很难的命题,因为外骨骼必须始终承担使用者身上的负重。要适应更强的负重,一套支撑使用者的全身装备是必需的。我们没有计划在之前设定的40磅这个最高值上继续提升。”不过,说不定不久的将来我们就会看到Titan Leg(泰坦之腿)和Titan Torsos(泰坦之躯)的诞生呢!