所谓的机动外骨架，是相对于人体的骨骼而言；这种机械没有自主运动的能力，一举一动均为人所操纵。在动画中最为著名的外骨架自然是机动战士与机动警察了。

动力(总述 1.人工肌肉： 2.形状记忆合金： 3.压电材料：)

能源

控制系统

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动力

总述

在所有科幻片中出现的外骨架和机械人，都是运动迅速又力大无穷的，但是只要略加观察今日的机器手臂，便可知其“力量/重量比”远低于人类的手臂；比方说：一只5公斤重的人手可提起10公斤重的物体，而5公斤重的机械臂绝提不起1公斤重的物体。其理何在?

人手的主要结构包括骨骼、肌肉，肌肉是动力来源；机械臂则是外壳、传动系统、结构骨架及视自由度而定的数个马达，其中只有马达能提供动力（尚不包括提供能源的单元）。光从这种对比即可知机械臂「先天不良」。再者，人体遍布肌肉，在大、小脑的协调下能使身躯适度变形，活用槓杆、滑轮等基本物理原理，然而这对 工程师而言却是复杂到迹近于不可能的动作。同时，肌肉刚性不及金属机械材料，但韧性、强度均胜之，因此同质量的钢丝与肌肉相比，以后者较能承受拉伸、冲击 等应力，换句话说：较能吃力。

那么机械臂有何优点呢？首先是能重复、精确地做同一工作，且几乎不受繁重工作影响而像人一样会疲劳。

这么说来，机动外骨架永不可能像机动战士、警察般力大招精啰？其实倒也不见得！目前有两种科技可能可使机械的“力/重”比提升至人体的水准。

1.人工肌肉：

利用电或化学法驱动合成材料舒张或收缩（如聚AMPS与电流），原理与肌肉大同小异。但难题是人工肌肉不可避免地要浸在液体中。不管用电或化学方法都很难迅速改变其状况，换句话说就是它的反应快不到哪里去。此外，别梦想人工肌肉会有电动或油、气压驱动法的精确度了，甚至它可能会疲劳！这就是所谓有 得就有失，天下没有白吃的午餐（或两全其美的事）！

2.形状记忆合金：

今日正日益走红的形状记忆合金，是用温度控制使特制合金变形至特定形态。明白地说就是在T1度将它塑成A形，降至T2度时它会变成B形， 但再升至T1度时该合金会变回A形。而难题则是：温度是机械工程最难精确掌握的变数了。且今日的记忆合金仅限於记忆挠曲度，要做其它花样可就难了，尤以肌肉的唯一动作“伸缩”为然，因该动作牵涉密度的变化，要金属大幅改变密度又是难上加难，不如另辟蹊径。

在以上的两动力机构中，前者在《装甲骑兵》之中似有一席之地，前者伸缩、後者扭转，各有所长也各有所短。在应用上困难重重。

3.压电材料：

这是一种颇奇妙的材料，当它受到电压刺激时会缩短，反之亦然（受压力会放电），若研发成熟，有可能在半世纪内淘汰电动马达与油气压传动系统，成为高功率/重量比的动力来源。

此外，受磁场影响而变化长短（原子作用力改变）的磁致伸缩材料是更有潜力的明日之星，有些种类伸长量低，却能大幅改变杨氏系数（类似弹簧常数），使得其结构特性可作多方面利用。

能源

机动战士的能源来自搭载的小型核融合炉，机动警察则是电池，人体呢？根据热力方法的计算，人体若是以热机方式产生能量，我们所需的能量可得使身体烧起来才办得到（热机温度愈高、压力愈大效率愈高），故应是类似燃料电池的方式。

核融合炉属外燃式的原动力厂，所有原动力厂都有同一缺点：启动及停机缓慢、增 减输出的反应速度比不上内燃机。在这一点上，燃料电池或许不比它好多少，但燃料电池的效率却远高於任何热机。

或许有些读者不太明白何谓燃料电池。燃料，是用来烧的，燃料的化学能被烧 成热能加热工作介质（如发电厂的水蒸气、内燃机的空气）变成动能机械能，而机械能藉由涡轮或活塞转成电能（在车船飞机上多数仍转成机械能）。这种 过程在理论上能达到的效率就颇低，而一般火力电厂采用蓝肯循环 (Rankine cycle) ，只有 11~13% 热能被转成电能。

但燃料电池不同，燃料与氧化物（氧气或其它）溶入液体，在触媒的协助下化合（氧化，和缓的燃烧之意），化学能直接变成电能，理论效率高达40%,实际应用也在30%以上。氢气、甲烷（天然气）等凡能溶于液体的燃料都能作为燃料电池。号称第四代能源，清洁、高效率、安静是其无可比拟的优点，弹性也远较巨型电厂来得大。

控制系统

驾驶座舱为传统定义的人机介面的范例１。

人一只手有20个自由度，以今日的机械臂驱动法而言，这就代表必须有20个马达，其操控程式的复杂程度会逼疯工程师，而要操纵者——指挥更是痴人说梦。（ 想想你可以数出多少个必要的动作，而每个动作使用了多少自由度即可明白。）也因此，要操纵人形机械人像人一样灵活，有两种方法：

1. 制作许多副程式，每个负责一种动作，而由操纵者或电脑选择动作。关于前者，我想阿姆罗阿宝在和夏亚马沙激斗时，不会有空去按钮叫钢弹高达握拳。似乎机动战士的驾驶员只管武器选择，机体移动方位、方式、动作方面一应交给电脑自行判断了，这可得今日的超级电脑更上几层楼或第五代电脑开发成熟，才办得到。

2. 机动警察的电脑具学习功能，也就是记取每次运动、打斗的经验，使下次面临同一状况时能更迅速、圆滑地执行驾驶员的指令。因此机动警察必须由固定驾驶员操控才能发挥性能。

最有效，也是最不人道的操纵法，首推《超时空骑团》里的机器蛙了，那是仿照人体结构制造的机动外骨架，驾驶员的神经末梢被接上电极，他的脊椎，大脑、小脑发出的指令全部完整地反应到机械上，也就是当他大脑命令右手握拳，神经也忠实地传达到手部了，只是肌肉没收到讯息，讯息被吃掉了。这种方式只有一个缺点：在太空中机器蛙不使用承载火箭无法运动（谁背上长了个火箭？），且对驾驶员的神经系统很不好，另外，机器蛙也不可能像机动战士一样有机炮、粒子炮等固定武装。但可行性远高於前二者。

所谓的人机介面，泛指一切介于操作者与目标机械间的辅助硬体。小至斧头的柄，大至战斗机的驾驶舱，有时特指协助操作者操控整具机械的软、硬体。

MS 和 LABOR 均有有限度自我判断运动的功能，而构成这种功能的程式 ，便是一种非常了不起的人机介面，至于可行度如何，笔者认为至少得再等廿年资 讯工程界才可能发展出略具雏形的此类实用化电脑与软体。而程式自主性愈高，操作员愈省力，例如《泡泡糖危机》中骑士军刀们使用的机动外骨架，可作Mote slave / Moto Roid 的变形，前者为她们装甲服（Hard suit，已是外骨架）的再延伸 ，而后者则是具备有限度自我判断运动能力的机械人，不需由操作者一一指挥。当 这种人机介面发展到极致，就不再是人机介面了，操作者已无必要，这时它可泛称为人造人、生化人、电子人等等。关于这点，将留待以後再讨论。

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《泡泡糖危机》里西莉亚等人使用的二次装甲服 (Moto Slave)，可变形为有限度自主判断机械人Moto Roid)。

《五星物语》的Fatima 仍保留人机介面的定义：她们是协助骑士们驾驶 MH 的。而ETRRM（非人型Fatima）则是不折不扣、完美的人机介面，因为它相当于机体的一部份，就像小脑掌理身体协调般使机体协调执行驾驶员（大脑）的命令。

除此之外，另一有同等效果的人机介面是人类脑波判读设备，这个的难题於如何从脑波波形中判读驾驶员的思想，尤其是反射动作完全不经大脑。自然无法读取其讯号。因此尚在概念阶段。