外骨骼

生物学术语

外骨骼是一种能够提供对生物柔软内部器官进行构型，建筑和保护的坚硬的外部结构。

主要组成

节肢动物的体表覆盖着坚硬的体壁。体壁由三部分组成：表皮细胞层，基膜和角质层。表皮细胞层由一层活细胞组成，它向内分泌形成一层薄膜，叫做基膜，向外分泌形成厚的角质层。

角质膜主要由几丁质（甲壳质）和蛋白质组成，前者为含氮的多糖类化合物，是外骨骼的主要成分，而后者大部分为节肢蛋白。甲壳动物的外骨骼还含有大量钙质，昆虫的却几乎无钙质。

角质层除了能防止体内水分蒸发和保护内部构造外，还能与内壁所附着的肌肉共同完成各种运动，跟脊椎动物体内的骨骼有相似的作用，因此被叫做外骨骼。

外骨骼，在自然状态，是指以硬壳或“皮”的昆虫（如甲虫，蟑螂）和甲壳类动物（虾，蟹）。

这是不同于鸟类和其它动物（包括人类）的。凡具有皮毛的都属于内骨骼。

主要功能

内骨骼与外骨骼的关键的区别在于保障。昆虫和螃蟹中的外骨骼是充当盔甲的器官。它也为生物提供了一个框架或结构。在某种程度上，骑士的全金属盔甲，可称作一种外骨骼，因为它提供了一个硬壳或皮肤，在战斗中保护骑士。航天服和深海潜水

然而，科学家们对这方面进行了更加广阔的拓展。外骨骼，被更多的联系到“ 超级装”或用于扩充或增强一个人的生理机能的系统。他们帮助一个人举起或携带较重的负荷，跑的更快，跳的更高。

在军事上，外骨骼将帮助战士更好地进行战斗，因为他可以得到更好的保护，携带更多的武器和装备，并具有比正常人更强的体能。

外骨骼技术定义：外骨骼技术可以增强人体行动能力、减轻负重，通常由金属或碳纤维等材料制成，最初旨在帮助患有多发性硬化症、严重关节炎等疾病的群体克服行动困难

有关实验

发展人体外骨骼的挑战

尽管外骨骼的概念在美国科幻电影中出现已有数十年的历史，但鉴于基础技术的限制，它从来就不是一个实践性的概念。

能量供应是一个主要阻碍。人体外骨骼的能量源必须是可移动的，并且能够为穿衣者所分派的任务来提供足够的能量。能量源也不应在任务进行中出现衰减。

运动是另一个问题。人体可以走路，奔跑，及向前后任意弯曲。这些复杂的运动都已被证明是难以被机械所模拟的。

人体外骨骼试验

在2001年，美国国防部高级研究计划局（ DARPA ）决心要克服外骨骼的发展上的技术问题。 DARPA的拨出5000万美元用于为期5年的的用以军事用途的外骨骼项目开发工作。

日本公司也一直在努力以商业用途开发外骨骼，特别是帮助残疾人和老年人进行日常生活和生活（散步，爬楼梯，负载等）。

双方在外骨骼方面发展的努力被认为是成功的。报道称由DARPA的资助的美国加州大学伯克利分校的项目，以及在在盐湖城的sarcos研究公司已做好该领域演示的准备。日本则拥有HAL - 5 （第五代外骨骼系统，叫混合肢体辅助系统或HAL）。该系统是一个全身套装，目的是对肌肉萎缩或脑或脊髓功能损伤的人们在无人力援助的情况下进行协助。

这些发展正在缓慢地解决着多年来那些让外骨骼只能停留在画板上的障碍。

迟早，外骨骼会真正进入实用领域的。

军事应用

从2000年开始，美军开始从事“增强人体机能的外骨骼”(EHPA)项目的研究，计划研制一种机器骨骼，提高人的军事作战方面的能力，计划在2005年开始进行样品试验。未来士兵佩戴外骨骼机器人后，将成为一名超级士兵，拥有无穷的力量，可携载更多的武器装备，火力威力增强，防护水平提高，同时可克服任何障碍，高速前进，不会产生疲劳感。

机器外骨骼