曾經電影里出現的科幻武器？

此前，DC 的新電影《正義聯盟》在全球各大影院進行了首映，這是一部被影迷們號稱對標漫威《復仇者聯盟》的超級英雄陣營大片。片子一出，不少科技迷和英雄迷們紛紛攜家帶眷擠爆影院，一睹這一部吊了粉絲兩年胃口的片子。

幾經努力，我和好友代號飛魚也成功擠入其中。繼電影《超人大戰蝙蝠俠》、《神奇女俠》以及美劇《綠箭俠》、《閃電俠》等過后，DC 開始向大眾甩出自己的英雄陣營和宇宙觀。在正義聯盟中，不乏亮瞎眼的蝙蝠俠、超人、神奇女俠、閃電俠、海王、鋼骨等人。

雖然有不少新粉絲和我們一樣，為女神 Gal Gadot 而第一時間奉獻了票房，但是，作為機器人愛好者的我們，本能的嗅覺還是發現了“鋼骨”這個新英雄，半人半機械，集備電子入侵、飛行、外星武器科技等 BUG 于一身，乍看和電影中鋼鐵俠的配置很像。

那么，鋼骨和鋼鐵俠如果真打起來，誰能贏？今天我們來科學地扒一扒“鋼骨”。

根據 DC 設定的劇情，鋼骨原本是一位優秀的美式橄欖球明星運動員，因在一次意外爆炸中，導致全身重度創傷瀕臨死亡。為了延續其生命、他的科學家父親，利用美國政府秘密實驗的外星科技，將其改造成了半人半機械。

從科學的角度，一切運動都需要有能量提供。像鋼骨這樣一身 BUG 的機器人需要有強大的能量來源——母盒（鋼鐵俠則是胸前的核反應堆）。

從劇情出發，我們可以推測母盒是一種比核反應堆高出許多能量的外星科技，在目前的人類社會不存在。那鋼骨利用這些能量獲得了什么技能呢？

相關機器人學科：

1. 《核能科學與工程》：高等反應堆物理、反應堆物理實驗、高等傳熱學等。

技能一：噴射飛行

在電影中，鋼骨展現了其區別于其他正義聯盟成員的能力：噴射飛行。面對如潮汐般的天啟魔軍隊，一個加速便突出重圍，浪出天際。

鋼骨在飛行過程中，時不時有光流從肩部裝甲、手肘和腳底噴出。可以判斷，鋼骨機械改造時，在這些部位增加了微型發動機作為自己飛行系統的推進器。

我們初步猜測鋼骨的飛行推進方式有三種：

1、脈沖爆震發動機推動。脈沖式的爆震波產生了高溫、高壓燃氣，燃氣從發動機內排出產生反作用力推進。

2、離子推進器。氣體被電離，然后電場力將帶電的離子加速后噴出，依然是反作用力推動身體前進。

3、目前已經應用多年的渦輪噴氣發動機，工作原理如下。

在 10 號進氣口吸氣，經過 9 號冷區域的同時，把吸進來的氣體低壓壓縮，再高壓壓縮后，導入 8 號的燃燒室進行燃燒，然后通過 7 號的渦輪機進行排氣，渦輪機轉動排氣得到向前的推力，實現推進。

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聽起來就很高大上有木有！但其實，要把發動機尺寸縮小到厘米級別，還能持續擁有強勁的動力，現實的技術水平很難實現。

即使這個推進器能實現，要控制自己如絲般順滑地推進，你還需要學會自動化控制理論基礎，才輕松控制推進器和飛行姿態，否則可能一啟動就 GG 了。

相關機器人學科：

1. 發動機設計方向

航天航空相關專業：流體力學，進階的空氣動力學，發動機設計原理等。

2. 自動化控制相關方向

機械控制及其自動化：機械設計，信號與系統，自動控制原理等。

技能二：變形機械臂

除了會飛，鋼骨還有一套酷炫的機械臂，可以轉化為聲波炮和正常手臂兩種狀態。作為看著變形金剛度過童年的小孩，看到手臂聲波炮聚能變形的動作，總有一種男人的浪漫。

因為鋼骨能在低溫的外太空工作，所以我們猜測鋼骨的傳動系統不大可能是通過液壓傳動，因為液壓對溫度較為敏感，應該是純粹依靠母盒的能源進行電力供給。

除此之外，鋼骨的機械臂也不是一般的有力。它能夠流暢地抓取母盒，在高速飛行中抓住掉落的海皇，這么強大的靈活度、自由度、反應速度和力量，都比人的手臂強太多了。

多自由度機械臂多強大？我們看看下面這個機械臂打乒乓球，它是如何實現快速反應與精準回擊的呢？秘訣主要有兩點：

1、它有多雙眼鏡能夠快速捕捉乒乓球的運動。場地中布置了多個高精度高速相機，用于定位乒乓球和機械臂自身。

2、這個機械臂在偏航軸，俯仰軸，橫滾軸三個方向上有都有不止一個節點。乒乓球無論運動到哪個位置，它都能接住，配合精準的力量與旋轉控制，就能打出漂亮的回擊。

在 RoboMaster 比賽中也有類似的機器人，那就是工程機器人。一般參賽選手會給機器人做一個至少二自由度的機械臂，實現障礙塊的抓取和放置。

工程機器人套立柱

相關機器人學科：

1. 機械電子相關專業：機械設計，自動控制原理等。

2. 材料學與仿生學相關專業。

技能三：電子入侵

影片中可以看到，鋼骨的機械臂靠近駕駛艙，一條條金屬觸須伸進控制系統后，一瞬間就連線上了遠在蝙蝠洞的阿福，讓癱瘓的夜行者重新爬起來。

這么迅速的遠程連接，可能是因為鋼骨的觸須里有電子設備的各類接口，觸須直接連上了夜行者的各類執行器，通過黑客手段繞過主控，破解加密協議，直接驅動了夜行者。

還有一種更強大的可能，不需要連接接口，而是像攻殼機動隊中的觸手直接入侵大腦，意念一閃，鋼骨就能通過互聯網直接黑入蝙蝠俠的作戰室，控制作戰室的主電腦。

鋼骨的電子入侵和電子設備交互的能力，其實和物聯網的智能家居、智能城市概念一樣。把手機想象成觸手，隨手一點，遠處的電子設備全部都能被掌控。

物聯網一般是使物體通過無線網絡（WiFi、藍牙、ZigBee 等協議）連上互聯網，我們再通過互聯網獲取它的信息，最終進行操作控制。

在現實生活中，各類共享產品也有物聯網功能。共享單車和手機用藍牙連接，手機再與服務器連接，就能實現一鍵開鎖。

家里有貓的小伙伴還可以用 Google 的 Chromecast 連上自家電視，給家里的小貓放節目，實現遠程擼貓，可以說是鏟屎官的福音了。

相關機器人學科：

1. 通信相關專業：無線通訊原理等。

2. 計算機相關專業：網絡安全、計算機編程等。

3. 電子工程相關專業：電子產品驅動等。

技能四：全息投影

鋼骨還有一手移動裸眼全息投影技術，注意是移動！裸眼！隨時一攤手，就能鋪出一張信息量巨大的世界地圖，手指輕輕一點，還能和投影進行交互。

要實現這種技術，鋼骨可能是用雙手選擇性地電離一部分空氣，從而產生半透鏡的折射與反射，然后再通過頭上的激光作為投射光源，實現全息投影。

在鋼骨的四大技能里，我們覺得這個技術在近幾年能夠實現的概率最高，有些演唱會已經可以看到全息投影技術了。

但目前的技術只能通過提前布置場地，借助額外的設備讓全息投影顯示在對應位置，而且大部分都是在昏暗燈光下才有好的效果，無法像電影里隨時隨地在任何環境下出現。

全息投影和現在大熱的 VR 有什么不同？

VR 是通過左右眼圖像的交互顯示來提供立體視角。而全息投影是通過光的衍射和干涉，把圖像投射在介質中（大部分是空氣）而實現。辨別的標志就是，VR 要戴眼鏡，而全息投影不用。

全息投影技術應用起來十分具有科幻感，我們使用生活中的一些雜物就能做出上圖的水母漂浮效果，只需要手機和幾張透明塑料/玻璃片就可以。

首先，通過手機搜索一些全息圖視頻，特征為那種四面都有圖案在動而中間有固定的標志的視頻。根據視頻內標記位置的長度把塑料片剪成對應的 45 度等腰梯形，然后把四片塑料片固定起來，最后關燈播放視頻即可完成。

相關機器人學科：

1. 光學或者物理學專業：光學透鏡設計、光學構件制作和檢測及影像處理等。

2. 材料學的材料創新也會是移動式的全息投影術突破的關鍵。

2. 鋼鐵俠 VS 鋼骨

看到鋼骨，我們不禁會想到鋼鐵俠，如果雙方打起來，誰會更厲害呢？

比較之前，我們先假設 DC 和漫威的宇宙世界互聯，而且鋼鐵俠的裝甲不會被鋼骨電子入侵直接黑入主控系統，不然鋼鐵俠就沒得玩了，然后我們從三個方面進行比較：

1、雙方裝甲的動力來源。鋼鐵俠的動力來源是方舟反應堆原型為托卡馬克，也曾經在早期電影中出現過能源不足的情況，而鋼骨使用的是外星母盒，從單體能源強度上，鋼骨有較大的領先優勢，但是鋼鐵俠的方舟反應堆可以量產，從而帶來鋼鐵俠軍團，所以在能源的比較上可以認為鋼骨小勝一籌。

2、強度與力量的比較。從多部鋼鐵俠出現的漫威電影中，鋼鐵俠戰甲的破壞，戰損的次數不少，對比之下，鋼骨的單體改裝在強度上的優勢就被凸顯了，除此之外，鋼鐵俠在需要大量負重/力量對抗的情況下，需要使用特異型裝甲（馬克38 伊戈爾/馬克44 反浩克裝甲），和鋼骨不斷提升的力量相比略顯遜色，因此這一方面鋼骨碾壓鋼鐵俠。

3、武器配備。鋼骨目前只有一手音波炮作為自己的武器，從影片中展示的效果來看威力較為普通，而鋼鐵俠早期作為軍火商，積攢了大量的武器研發技術，鋼鐵俠裝甲就可以認為是配備了大量武器的戰爭機器，因此武器方面鋼鐵俠 9:1 完勝鋼骨。

因此，我們推測在肉搏方面，鋼骨占據著優勢，而當射程拉遠之后的遠程火力則為鋼鐵俠的強勢區，兩者在速度相當的情況下，戰斗力應該是不相伯仲無法比較的。

編輯于 2018-11-14 13:30