

未来的士兵可能都是神枪手。不仅子弹越来越智能,美国陆军还在开发一种外骨骼,可以自动、毫不费力地稳定士兵的射击手臂。
市面上当然也有低技术含量的枪托和其他商用设备来提高瞄准精度,但新型“用于枪械瞄准稳定的移动手臂外骨骼”(MAXFAS)旨在将更先进的技术应用于这一过程,主动感知并抵消即使是轻微的手臂颤抖,同时还能让射击者的手臂自由地指向不同目标。
“陆军士兵必须能够击中300多码(约274米)外的目标,”位于马里兰州阿伯丁的美国陆军研究实验室的机械工程师、MAXFAS的创造者之一丹尼尔·贝赫勒说。“这相当于三个足球场首尾相连的长度。在基础训练之前,许多士兵从未尝试过击中这么远的目标。”
MAXFAS应该能帮助他们更快地达到目标。该系统依靠电缆和传感器的网络来检测运动,然后像操纵木偶一样拉动射击者的手臂。

装有加速度计和陀螺仪的支撑架通过魔术贴固定在射击者的前臂和上臂。这些传感器然后检测射击者细微的手臂运动,并将数据传输到微芯片,计算机算法在那里区分射击者不自主的颤抖和自主的动作。
一旦电子设备确定了射击者手臂前后颤抖的频率,外骨骼的电机就利用六根电缆来保持手臂稳定。MAXFAS采用碳纤维复合材料制成,重量仅为10盎司(约283克)。
然而,它目前仍是一个固定的原型,其电机安装在射击者上方的巨大框架上。贝赫勒说,未来的版本可能会将轻量化电机集成到背包中,使外骨骼具备移动能力。
MAXFAS的创造者受到了现有手臂外骨骼的启发,例如用于训练中风患者重新使用手臂的CAREX,以及旨在帮助帕金森病患者控制颤抖的WOTAS。
在实验中,15名射击经验大多不足的志愿者佩戴了MAXFAS,并使用重量与陆军制式M9贝雷塔手枪相似的Airsoft手枪进行射击。研究人员发现,15名射击者中有14人在佩戴MAXFAS后的射击表现优于之前,平均准确率提高了27%。
当要求这些射击者在五分钟后摘下MAXFAS再次射击时,研究人员发现其中12人的射击表现优于佩戴外骨骼之前,平均准确率提高了15%。相比之下,从未佩戴该系统的射击者在射击相同数量的弹药后,射击表现有所下降,这很可能是因为他们的手臂疲劳了。
尽管这是一项小型研究,但结果表明MAXFAS即使在脱下后也能帮助提高射击精度。即使是微小的精度提升也可能带来巨大的差异。
“使用陆军制式M16步枪,枪口移动仅十六分之一英寸(约1.6毫米)就会导致在300码(约274米)的距离上,射击偏离目标17英寸(约43厘米)以上,”贝赫勒解释说。“因此,即使是微小的颤抖也会导致巨大的瞄准误差。”
在短期内,贝赫勒设想MAXFAS可以在基础训练期间帮助新兵提高射击技能。
“我设想的远期概念是,MAXFAS可以成为一种无线的设备,也许电机、电源和控制计算机都集成在一个背包里,”他补充道。“然后MAXFAS就可以在战场上穿戴,以提高士兵的瞄准精度。或者,震动抑制算法也可以被整合到现有或未来的外骨骼中。”
MAXFAS可能还有军事以外的应用。例如,它可以帮助猎人,甚至可以进行改造,用于训练高尔夫挥杆、网球挥杆或台球击球等技能,贝赫勒说。
贝赫勒今年早些时候在纽约哥伦比亚大学举行的Data on a Mission会议上详细介绍了他的研究团队的发现。