從鋼鐵人看外骨骼裝備的技術發展

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圖說:鋼鐵人3官方海報

2008年4月30日漫畫鋼鐵人被搬上了電影銀幕,由曾因毒癮而陷入低潮的天才演員小勞勃道尼(Robert Downey Jr.)飾演集發明家、冒險家、富豪及花花公子於一身的東尼史塔克Tony Stark角色,結果全球票房大賣,續集也欲罷不能,近日上映的鋼鐵人第三集全球票房海外累積票房更是高達58億台幣,刷新《復仇者聯盟》去年締造的首周開票紀錄。主角小勞勃道尼(Robert Downey Jr.)也因為「鋼鐵人」系列重新翻身,片酬飆漲,日前甚至還帶著鋼鐵人公仔在紐約證券交易所敲鐘,主持開市儀式。

鋼鐵人3的主題就是描寫東尼史塔克Tony Stark這位英雄對鋼鐵衣的重度依賴,而打造出可自動召喚的鋼鐵衣馬克42號(MK42),而英雄對鋼鐵衣的依賴,似乎也植入消費者心中,希望自己身邊也有一件鋼鐵衣,帶動了「鋼鐵人」各式周邊商品的熱賣,甚至連全家便利商店也開放了鋼鐵人3-MK42,1比1等身打造的造型模型的預購(據說售價高達20多萬)。但是您可知道,除了發光的「鋼鐵人」公仔商機之外,目前真的有許多研究人員正致力實現鋼鐵衣的所需的科技,並希望除了在戰場之外,可以將它應用在其他與民眾生活相關的領域(如電子義肢或是銀髮族助行設備),讓人真的可以依賴它。

跟電影的故事背景一樣,「鋼鐵人裝」這項工作源自美國國防部「國防高等研究計畫署」(DARPA:Defense Advanced Research Projects Agency)資助的外骨骼(Exoskeleton)研究案。這項計畫是希望能夠讓士兵能夠進一步提高單兵戰鬥力,也就是說在目前全副武裝約背負150磅(約70公斤)之下,還要提昇武器的負重,若是可將這些重量移轉到外骨骼(Exoskeleton)裝備上,甚至透過與身體動作的連動,提昇士兵的機動性。

第一套外骨骼動力服可以追朔到1960年代由奇異(通用電氣)公司,當時命名為Hardiman,穿著這套裝備時舉起150公斤的物體就像舉起6公斤的物體一樣輕鬆。不過這套服裝並不實用,因為它本身重達680公斤。

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圖說:GE的Hardiman

 

而後續的發展有:

  • 雷神公司(Sarcos/Raytheon)的 XOS Exoskeleton arms/legs. 為軍事用途, 重量68公斤 (150 磅) ,並且能夠讓穿戴者輕易地舉起90公斤(200磅)的重物。 第二代的XOS 2目前也已經問世,相較於第一代,它能夠讓穿戴者更順暢的動作,增加輸出的力道並降低動力的消耗。

 

  • Ekso Bionics/Lockheed Martin HULC (Human Universal Load Carrier) legs, 雷神的主要競爭對手。它的重量只有 24 公斤 (53 磅),但可以透過可獨立安裝在外骨骼上的揹負系統,讓使用者額外載重91公斤(約200磅)。Ekso Bionics也在醫療領域發展出一個可以幫助不良於行的病人的HULC修改版本。

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圖說: Human Universal Load Carrier(HULC) Leg

來源:Ekso Bionics官網

從1960年起算至今,我們大概可以看出外骨骼裝備的發展趨勢,是朝向更輕、動力更強、更省電以及更安全性等方向發展,而產品的用途也從軍事領域擴展到醫療輔具市場,甚至我們最近也有接觸到有發明人開發銀髮族甚至旅遊用途的外骨骼裝備。

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但是如果您/貴公司也想跟東尼史塔克Tony Stark一樣,透過鋼鐵衣致富,除了上述的一般Google搜尋可找到的資訊之外,要如何有系統的蒐集鋼鐵人裝的技術資料呢?透過專利檢索就是一個很好的方式。我們可以很快的判定專利增長的趨勢以及前案的數量。

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圖說:外骨骼技術專利申請趨勢

跟鋼鐵人3中國版不同的是,從專利申請人分布來看,近年有相當多的中國研究機構投入外骨骼裝備的研究,並申請相當數量的專利。我們可以透過這樣的圖表找出主要技術領先者,技術集中的趨勢判定技術應自行開發,或是可以尋求技術授權合作。

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圖說:外骨骼技術主要專利申請人

對於技術人員而言,也可以透過專利文獻的閱讀,迅速掌握實現鋼鐵衣(外骨骼裝置)技術的設計方案,降低從頭開始研發的成本。

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圖說:外骨骼技術之專利圖說

當然,如果完全照抄專利的設計方案,未來產品量產時,是會有很大的專利侵權風險的。若貴公司想更進一步了解外骨骼裝置的專利資訊,歡迎與新聚能洽詢。