映画「オール・ユー・ニード・イズ・キル」でトム・クルーズが着用したようなゴツゴツしたロボットアーマーを着て戦場を駆け回るだけでは、現実世界では通用しない。まず、大きすぎる。また、そのサイズのものを動かすために必要なエネルギー (初期の発明品では背中にガスエンジンを取り付けていた) は騒音が大きく、敵に接近していることがバレてしまう。しかし、一連の新しく開発された外骨格スーツは、今日の部隊指揮官が求めるスリムでステルス性の高い要件を満たし始めており、指揮官はこうしたパワーアシストスーツを将来の戦闘任務に不可欠だと考えている。最も将来性が期待できる、そして奇妙な見た目のスーツの 1 つが、米陸軍研究所が兵士が戦場で武器を持ち運び、支持できるように開発した「第 3 の腕」だ。4 ポンド未満の軽量デバイスで、兵士の脇にぶら下がり、最大 12 ポンドのライフルや機関銃を安定させる。これにより射撃精度が向上し、疲労も最小限に抑えられる。地上で位置を決めるときにも使用できます。
第三の腕が軽減しようとする疲労は戦場では致命傷となる。そして、新型スーツのほとんどは、兵士が巨大な補給パック、武器、その他の戦場装備を運ぶために消費するエネルギーを最小限に抑えるのを支援することを目的としている。5月、ロッキード・マーティンは下半身をサポートする最軽量の電動エクソスーツを発表した。「ONYX」と名付けられたこのフィット感の高いスーツは、控えめな運動用装具の網目模様で、最大100ポンド（約45kg）の重量物を運びながら、兵士が様々な地形を歩いたり、走ったり、登ったりする際に必要な労力を軽減する。
このスーツは、追跡センサー、機械式膝アクチュエーター、そして関節の動きを予測する人工知能ベースのソフトウェアを採用しており、これらはすべて腰と脚への負担を軽減します。硬質部品と軟質部品の両方を使用し、ぴったりとフィットすることで快適性を高めています。これは、ユーザーに代わって実際の動作を行うというよりも、ユーザーの能力を補助することを目的としています。「このシステムのオンボードコンピューターは、人工知能アルゴリズムを使用して、外骨格の主要箇所に配置されたモーションセンサーを読み取り、解釈します」と、ロッキード・マーティンのシニア外骨格プログラムマネージャー、キース・マクスウェル氏は説明します。「ONYXは脚の動きを追跡し、その動きを理解し、適切なタイミングで膝を補助します。これにより、下肢への負担が軽減され、スタミナと持久力が向上します。」
マクスウェル氏によると、ポイントは、装着者がデバイスとの同期を失ってしまったり、デバイスと「格闘」したりしないように、アシストを適切なタイミングで行うことだという。ONYXはユーザーと同期するが、電気信号を直接読み取ることができるようになれば、将来的にはさらに改良の余地がある。「人体が思考から行動に移るまでには75ミリ秒かかります」とマクスウェル氏は述べ、これは脳からの電気信号が体の筋肉の動きを引き起こすのにかかる時間を指している。「私たちはその制御ループに入り込み、筋肉でその信号を検知し、筋肉が動くのと同時に動きを開始するのです。」
その結果、外骨格はすぐに第二の性質となり、最終的には輸送の代謝「コスト」、つまり装着者のVO2maxを9%削減します。言い換えれば、兵士は特定の任務を遂行するためにそれほど多くの酸素を消費する必要がなくなる、とマクスウェル氏は言います。この負担を軽減することには、付随的な利点があります。心理的なパフォーマンスが向上し、骨や筋肉の損傷のリスクが軽減されます。さらに、バッテリー駆動の電動スーツは、バッテリー2個で8時間、バッテリー4個で最大16時間の駆動が可能で、荷物を運ぶ際に重量を均等に分散し、骨格のアライメントを維持するのに役立ちます。これにより、過度のストレスや圧迫による損傷を回避できます。
同社によると、純利益の一例として、通常185ポンド（約83kg）のスクワットを26回しかできない兵士が、ONYXを着用することで同様のスクワットを72回行うことができるようになるという。「強くなったり速くなったりするわけではありませんが、より長く続けられるようになります」と、このスーツを頻繁に着用するマックスウェル氏は語る。マックスウェル氏自身も、このスーツを着用することで膝の怪我がほぼ消えたと述べている。先週行われたこのスーツのデモンストレーションでは、マックスウェル氏はほとんど苦労せずにスクワットをこなし、必要なら1時間維持できると述べ、その効果を実証した。
ロッキード社のエンジニアたちは現在、戦場での使用に耐えられるよう部品の強化に取り組んでおり、ハーネスの改良により、より目立たず目立たないようにしています。また、兵士が現場で工具を使わずに適切に調整できるよう、装着プロセスの調整も進めています。
ロッキードのバージョンは確かに合理化されているが、その競合他社の一つであるボストンに拠点を置くDephyは、必要なハードウェアをさらに最小化することで、エクソ設計をさらに一歩進めている。同社のExoBootは全体的な可動性を向上させるが、物理的な存在は足首だけに限定されている。Dephyの共同設立者であるルーク・ムーニーによると、多くのエクソは人体骨格を迂回して兵士が運ぶ荷物を地面に伝えるように機能する。しかし、これらのシステムは自身の重量も移動しなければならないことが妨げとなっている。DephyのExoBootは人工の外部筋肉を提供するように機能し、ONYXと同様に膝ではなく足首関節に重点を置く。「ExoBootは、足首関節の周りに外部トルクを提供することで、ふくらはぎの筋肉の労力を軽減します」とムーニーは述べた。「筋肉の働きが軽減されると、オペレーターの労力、すなわち代謝コストが軽減されると同時に、筋力とそれに対応する関節力も軽減されます。」
ムーニー氏によると、通常の歩行時でさえ、ふくらはぎの筋肉は補助なしでは足首関節に1,000ポンド（約450kg）以上の力をかけるという。走ったり荷物を運んだりしている時は、この数値はさらに高くなる。このブーツは、電動モーター、オンボードセンサー、そしてコントローラーを用いて足首にトルクをかける。電源が入っていない状態では、通常のブーツと変わらない感覚だが、約1ポンド（約450g）重くなる。バッテリーと電子機器による余分な質量の大部分はふくらはぎの上部に集中しているため、より軽く感じる。数歩歩くと、コントローラーが力を分析し、小型の電動モーターを通して足首関節に補助トルクを供給し始める。装着者は最初はブーツの存在と、それがもたらす機械的な補助を感じ取るが、すぐに体が慣れて、ブーツの存在を意識することはなくなり、邪魔になったり、妨げになったりすることはなくなる。ただし、同社によると、ブーツの使用中に電源を切ると、慣れたユーザーは足が一瞬鉛のように重くなるが、その後はより自然な感覚に戻ると述べている。 （ただし、ブーツが筋肉を補助しなくなると、当然ながら運動量も増加します。）
これらのシステムはまだ開発中であるため、陸軍も防衛関連請負業者も、推定ユニットコストを公表していません。もちろん、多くの軍事技術革新と同様に、これらのシステムは外部にも応用可能です。緊急時や災害時に救急隊員が配備したり、民間企業や産業労働者向けに無数の用途が想定されています。こうした用途も、開発コストと最終的な総コストを関係者全員にとって低く抑えることに貢献するでしょう。
まだやるべきことは山積している。例えば、音響は軍事ユーザーにとって鍵となるだろう。ロッキード・マーティンのシステムの公開ビデオには音が入っていないが、先週システムを観察したところ、持続的な電気機械的なきしみ音として聞こえたが、特に大きな音ではなかった。それでも、マクスウェル氏によると、次期バージョンはさらに静かになるという。
これらのシステムの試験は、早ければ今年末にもニューヨーク州フォートドラムの第10山岳師団による実地試験から開始される可能性があります。このような動力装置は、陸軍のいわゆる「第三のオフセット戦略」の一環であり、ロボット工学と人工知能を戦場で人間に取って代わるのではなく、人間を支援するために活用することを目指しています。
実際の導入は、試験運用におけるシステムの性能に左右されます。試験運用には、平面および傾斜面テストから陸軍兵士による快適性および操作性の評価まで、あらゆる項目が含まれます。また、その結果として必要となる可能性のある更なる改良や修正も含まれます。しかし、いつの日か、これらのシステムがトム・クルーズのゴツゴツした衣装に、軽快に匹敵する存在になるかもしれません。
