あなたが「アイアンマン」のコミックや映画のファンなら、架空の実業家トニー・スタークが悪者との戦いに出かけるときに着る、動力付きの飛行可能な鎧に魅了されたことでしょう。そんな人が身近にいたら素敵だと思いませんか？
近い将来、アイアンマンのスーツの驚くべきバージョンがわずかに劣るだけで、米兵がより速く走れ、より重い武器を持ち、戦場で障害物を飛び越えることができるようになる可能性があると知ったら、驚かれるかもしれない。同時に、銃弾や爆弾の影響からも身を守ります。軍は、1960 年代以来、人体とその能力を強化するために設計された技術であるパワード外骨格の概念に取り組んできました。しかし、エレクトロニクスと材料科学の最近の進歩により、このアイデアがついに実用的であるように見えてきました。
2010年、防衛請負業者のレイセオンは、実験用のXOS 2をデモンストレーションした。本質的には人間の脳によって誘導されるウェアラブルロボットであり、ユーザーの努力を必要とせずに、補助なしの人間の2～3倍の重量を持ち上げることができる。別の企業、トレック・エアロスペース社は、ジェットパックを内蔵した外骨格フレームであるスプリングテール外骨格飛行体を開発中で、最高時速70マイル（時速112.6キロメートル）で飛行し、地上数千フィート上空で静止してホバリングできる可能性がある。 、同様に。
しかし、軍以外の人々もこの出現から恩恵を受けるかもしれない。いつか、脊椎損傷や筋消耗性疾患を持つ人々が、自分の筋肉や神経と同じことをできるようにする全身用デバイス（本質的にはウェアラブルロボット）のおかげで、健常者と同じように簡単に移動できるようになる可能性がある。できません。 Argo Medical Technologies の 15 万ドルの ReWalk デバイスのような、このような動力付き外骨格の初期バージョンはすでに市場に出ています。
将来の世代のパワード外骨格は、戦場と平時の生活の両方にどのような革命をもたらすのでしょうか?そして、動力付き外骨格を実際に日常使用できるようにするために、研究者や設計者はどのような技術的ハードルを克服しなければならないのでしょうか?
まず、この概念がどこから来たのか、そしてそれがどのように進化してきたのかを見てみましょう。
人間拡張の歴史
戦士は古代から体に鎧を着てきましたが、機械的な筋肉を備えた体というアイデアは、エドワード シルベスター エリスが 10 セント小説「大草原の蒸気男」を出版した 1868 年に SF に登場しました。この本には、発明者である独創的なジョニー・ブレイナードを時速 60 マイル (時速 96.5 キロメートル) の速度で荷車に乗せて牽引する巨大な人型の蒸気エンジンが描かれており、水牛を追いかけ、インディアンを恐怖に陥れた ]。
マーベル・コミックによって架空のアイアンマンが作成される 2 年前の 1961 年までに、国防総省は実際に現実のウェアラブル ロボットの提案を募集していました。 AP通信の記事は、より速く楽しく重い物体を持ち上げることができ、衝撃を受けない「パワーステアリングとパワーブレーキを備えた人間戦車」である「サーボソルジャー」の開発の探求について報じた。細菌戦、毒ガス、さらには核爆発による熱と放射線。 1960 年代半ばまでに、コーネル大学のエンジニアであるニール・ミゼンは、「スーパーマン スーツ」または「マン アンプ」と呼ばれる 35 ポンド (15.8 キログラム) のウェアラブル フレーム外骨格を開発しました。ポピュラー サイエンス誌は、最終的にはユーザーがこれを使用できるようになると陽気に予測しました。両手で 1,000 ポンド (453.6 キログラム) を持ち上げます。一方、ゼネラル・エレクトリック社は、オペレーターを内部に持ち運べる高さ 18 フィート (5.5 メートル) の装置「ペディピュレーター」の計画を策定しました 。
これらの概念は非現実的であることが判明しましたが、研究は続けられました。 1980年代、ロスアラモス国立研究所の科学者たちは、米陸軍歩兵が使用する全身動力外骨格であるピットマンスーツと呼ばれるものの設計を作成した。しかし、それは振り出しにとどまった。 1990年代、アバディーン試験場にある米陸軍研究所は、実際にアイアンマンのものに似たスーツの製造を検討したが、そのプロジェクトも実現することはなかった。
長年にわたり、動力を備えた外骨格メーカーを志す人々は、技術の限界によって妨げられてきました。コンピューターは、着用者のコマンドや動きにスーツを反応させるために必要な処理を実行するには遅すぎて貧弱でした。十分に持ち運び可能なエネルギー供給は存在せず、外骨格を動かす電気機械的な筋肉であるアクチュエーターは、人体のように機能するには弱すぎてかさばりすぎました。それにもかかわらず、機械化され、装甲された超兵士というアイデアは陸軍の将軍たちにとって依然として魅力的であり、科学者や設計者はその可能性を模索し続けた 。
次のセクションでは、これらの問題の解決と実用的な動力付き外骨格の開発における彼らの進歩について見ていきます。
モーフィングマンとマシン
2000年代に入り、本物のアイアンマンスーツの探求がついに具体化し始めました。
国防総省のエキゾチックな最先端技術のインキュベーターである国防高等研究計画局 (DARPA) は、物事を迅速に進めるために、7,500 万ドルのプログラム「人間のパフォーマンス向上のための外骨格」に資金を提供しました。 DARPAのパワード・アーマード・スーツに対する要望リストはかなり野心的だった。兵士が数百ポンドの装備を何日も疲れ知らずに持ち運べ、通常2人の操縦者が必要な大きな重火器を扱い、他の負傷兵を運ぶことができる機械を求めていた。背中を向けてフィールドを離れる。また、マシンが銃撃に対して無敵であること、そして非常に高くジャンプできることも望んでいました。一部の研究者はこのアイデアを不可能であるとして却下しましたが、他の研究者は前向きに考えました。
ロボットメーカーのスティーブ・ジェイコブセンが率いるサルコスという会社は、以前のプロジェクトに80トンの機械化恐竜が含まれていたが、センサーが人間のユーザーの筋肉の収縮を検出し、それを使用して一連の動作を行う革新的なシステムを考案した。バルブは、ジョイントへの高圧作動油の流れを調整します。これらの機械的ジョイントは、ケーブルが取り付けられたシリンダーを動かし、人間の筋肉に取り付けられている腱をシミュレートします。その結果、XOS と呼ばれる実験用プロトタイプが完成しました。これは、SF 映画に出てくる人間と昆虫のハイブリッドのようなものでした。 2005 年までに、XOS は軍のビジョンに最も近いデバイスとして浮上し、プロジェクトは開発段階に移行しました。 Sarcos は最終的に Raytheon に買収され、Raytheon が事業を継続しました 。
一方、バークレー・バイオニクスなどの他の企業は、動力付き外骨格が現場で実用に耐える程度長く機能できるように、義肢に必要なエネルギー量の削減に取り組んだ。 2000 年代半ばの設計の 1 つであるヒューマン ロード キャリアは、再充電せずに 20 時間動作することができたと伝えられています 。
10 年代の終わり近くに、サイバーダインという日本の企業が、さらに独創的なコンセプトであるロボット スーツ HAL を開発しました。 HAL には、人間のオペレーターの筋肉の収縮に頼って手足を動かすのではなく、オペレーターの脳から送られる電気メッセージを受信するセンサーが組み込まれています。理論的には、HAL-5 のコンセプトに基づいた外骨格により、ユーザーは筋肉を動かすことなく、考えるだけでやりたいことを何でもできるようになります 。
次のセクションでは、動力付き外骨格の現在の最先端技術と、その技術が間もなくどこへ向かうのかについて見ていきます。
開発の課題
2010 年までに、国防高等研究計画局 (DARPA) の外骨格プロジェクトはいくつかの有望な技術を生み出しました。 Network World の報告によると、現在のシステムの重量は約 55 ポンド (25 キログラム) ですが、人間のオペレーターは 200 ポンド (91 キログラム) の重量をほとんどまたはまったく努力せずに運ぶことができ、疲労が劇的に軽減されます。さらに、最新の外骨格は一般的なオフィス用プリンターよりも静かで、時速 10 マイル (時速 16 キロメートル) の速度で走行し、物を持ち上げるだけでなく、スクワットやハイハイも実行できます。
一方、同じく防衛請負業者であるロッキード・マーティン社は、下半身外骨格のロボット脚を介して重い荷物の重量を地面に伝達する機能を備えた、重量挙げ用に設計されたライバルの外骨格の開発に取り組んでいる。同社によれば、この外骨格は最小限の人間の力で深くスクワット、クロール、上半身を持ち上げることもできる。
これらの外骨格マシンにはセンサーと全地球測位システム (GPS) 受信機も装備されます。兵士はこのテクノロジーを使用して、横断中の地形に関する情報や、特定の場所に移動する方法についての情報を取得できる可能性があります。 DARPA はまた、心拍数と呼吸数を監視するために外骨格に使用できるコンピューター化された生地の開発も行っています。
米軍が思い通りになれば、外骨格を縛り付けることでより高くジャンプし、より速く走り、巨大な重量を持ち上げることができるスーパーソルジャーの群れが誕生するだろう。それでも、現実のアイアンマンが戦場に出るまでには少なくとも数年はかかるかもしれない。
一方、動力付き外骨格は、最終的には脊椎損傷や障害のある神経筋疾患を持つ人々がより充実した生活を送ることができるようになる可能性があるため、平時においても同様に大きな利益をもたらす可能性がある。たとえば、Berkeley Bionics は、充電式バッテリーで駆動される外骨格である eLegs をテストしています。これは、障害者が補助なしで歩行し、座った位置から立ち上がり、長時間立つことができるように設計されています [出典] ：バークレー・バイオニクス]。
