機動外骨架【簡介】
所謂的外骨架，是相對於人體的骨骼而言；這種機械沒有自主運動的能力，一舉一動均為人所操縱。在動畫中最為著名的外骨架自然是機動戰士與機動警察了。
一 、動力
在所有科幻片中出現的外骨架和機器人，都是運動迅速又力大無窮的，但是只要略加觀察今日的機器手臂，便可知其“力量/重量比”遠低於人類的手臂；比方說：一隻5公斤重的人手可提起10公斤重的物體，而5公斤重的機械臂絕提不起1公斤重的物體。其理何在?
人手的主要結構包括骨骼、肌肉，肌肉是動力來源；機械臂則是外殼、傳動系統、結構骨架及視自由度而定的數個馬達，其中只有馬達能提供動力（尚不包括提供能源的單元）。光從這種對比即可知機械臂「先天不良」。再者，人體遍布肌肉，在大、小腦的協調下能使身軀適度變形，活用槓桿、滑輪等基本物理原理，然而這對 工程師而言卻是複雜到跡近於不可能的動作。同時，肌肉剛性不及金屬機械材料，但韌性、強度均勝之，因此同質量的鋼絲與肌肉相比，以後者較能承受拉伸、衝擊 等應力，換句話說：較能吃力。
那么機械臂有何優點呢？首先是能重複、精確地做同一工作，且幾乎不受繁重工作影響而像人一樣會疲勞。
這么說來，機動外骨架永不可能像機動戰士、警察般力大招精囉？其實倒也不見得！目前有兩種科技可能可使機械的“力/重”比提升至人體的水準。
1.人工肌肉：
利用電或化學法驅動合成材料舒張或收縮（如聚AMPS與電流），原理與肌肉大同小異。但難題是人工肌肉不可避免地要浸在液體中。不管用電或化學方法都很難迅速改變其狀況，換句話說就是它的反應快不到哪裡去。此外，別夢想人工肌肉會有電動或油、氣壓驅動法的精確度了，甚至它可能會疲勞！這就是所謂有 得就有失，天下沒有白吃的午餐（或兩全其美的事）！
2.形狀記憶合金：
今日正日益走紅的形狀記憶合金，是用溫度控制使特製合金變形至特定形態。明白地說就是在T1度將它塑成A形，降至T2度時它會變成B形， 但再升至T1度時該合金會變回A形。而難題則是：溫度是機械工程最難精確掌握的變數了。且今日的記憶合金僅限於記憶撓曲度，要做其它花樣可就難了，尤以肌肉的唯一動作“伸縮”為然，因該動作牽涉密度的變化，要金屬大幅改變密度又是難上加難，不如另闢蹊徑。
在以上的兩動力機構中，前者在《裝甲騎兵》之中似有一席之地，前者伸縮、後者扭轉，各有所長也各有所短。在套用上困難重重。
3.壓電材料：
這是一種頗奇妙的材料，當它受到電壓刺激時會縮短，反之亦然（受壓力會放電），若研發成熟，有可能在半世紀內淘汰電動馬達與油氣壓傳動系統，成為高功率/重量比的動力來源。
此外，受磁場影響而變化長短（原子作用力改變）的磁致伸縮材料是更有潛力的明日之星，有些種類伸長量低，卻能大幅改變楊氏係數（類似彈簧常數），使得其結構特性可作多方面利用。
二 、能源
機動戰士的能源來自搭載的小型核融合爐，機動警察則是電池，人體呢？根據熱力方法的計算，人體若是以熱機方式產生能量，我們所需的能量可得使身體燒起來才辦得到（熱機溫度愈高、壓力愈大效率愈高），故應是類似燃料電池的方式。
核融合爐屬外燃式的原動力廠，所有原動力廠都有同一缺點：啟動及停機緩慢、增 減輸出的反應速度比不上內燃機。在這一點上，燃料電池或許不比它好多少，但燃料電池的效率卻遠高於任何熱機。
或許有些讀者不太明白何謂燃料電池。燃料，是用來燒的，燃料的化學能被燒 成熱能加熱工作介質（如發電廠的水蒸氣、內燃機的空氣）變成動能機械能，而機械能藉由渦輪或活塞轉成電能（在車船飛機上多數仍轉成機械能）。這種 過程在理論上能達到的效率就頗低，而一般火力電廠採用藍肯循環 (Rankine cycle) ，只有 11~13% 熱能被轉成電能。
但燃料電池不同，燃料與氧化物（氧氣或其它）溶入液體，在觸媒的協助下化合（氧化，和緩的燃燒之意），化學能直接變成電能，理論效率高達40%,實際套用也在30%以上。氫氣、甲烷（天然氣）等凡能溶於液體的燃料都能作為燃料電池。號稱第四代能源，清潔、高效率、安靜是其無可比擬的優點，彈性也遠較巨型電廠來得大。
三 、控制系統
駕駛座艙為傳統定義的人機介面的範例１。
人一隻手有20個自由度，以今日的機械臂驅動法而言，這就代表必須有20個馬達，其操控程式的複雜程度會逼瘋工程師，而要操縱者——指揮更是痴人說夢。（ 想想你可以數出多少個必要的動作，而每個動作使用了多少自由度即可明白。）也因此，要操縱人形機器人像人一樣靈活，有兩種方法：
1. 製作許多副程式，每個負責一種動作，而由操縱者或電腦選擇動作。關於前者，我想阿姆羅阿寶在和夏亞馬沙激鬥時，不會有空去按鈕叫鋼彈高達握拳。似乎機動戰士的駕駛員只管武器選擇，機體移動方位、方式、動作方面一應交給電腦自行判斷了，這可得今日的超級電腦更上幾層樓或第五代電腦開發成熟，才辦得到。
2. 機動警察的電腦具學習功能，也就是記取每次運動、打鬥的經驗，使下次面臨同一狀況時能更迅速、圓滑地執行駕駛員的指令。因此機動警察必須由固定駕駛員操控才能發揮性能。
最有效，也是最不人道的操縱法，首推《逾時空騎團》里的機器蛙了，那是仿照人體結構製造的機動外骨架，駕駛員的神經末梢被接上電極，他的脊椎，大腦、小腦發出的指令全部完整地反應到機械上，也就是當他大腦命令右手握拳，神經也忠實地傳達到手部了，只是肌肉沒收到訊息，訊息被吃掉了。這種方式只有一個缺點：在太空中機器蛙不使用承載火箭無法運動（誰背上長了個火箭？），且對駕駛員的神經系統很不好，另外，機器蛙也不可能像機動戰士一樣有機炮、粒子炮等固定武裝。但可行性遠高於前二者。
所謂的人機介面，泛指一切介於操作者與目標機械間的輔助硬體。小至斧頭的柄，大至戰鬥機的駕駛艙，有時特指協助操作者操控整具機械的軟、硬體。
MS 和 LABOR 均有有限度自我判斷運動的功能，而構成這種功能的程式 ，便是一種非常了不起的人機介面，至於可行度如何，筆者認為至少得再等廿年資 訊工程界才可能發展出略具雛形的此類實用化電腦與軟體。而程式自主性愈高，操作員愈省力，例如《泡泡糖危機》中騎士軍刀們使用的機動外骨架，可作Mote slave / Moto Roid 的變形，前者為她們裝甲服（Hard suit，已是外骨架）的再延伸 ，而後者則是具備有限度自我判斷運動能力的機器人，不需由操作者一一指揮。當 這種人機介面發展到極致，就不再是人機介面了，操作者已無必要，這時它可泛稱為人造人、生化人、電子人等等。關於這點，將留待以後再討論。
《泡泡糖危機》里西莉亞等人使用的二次裝甲服 (Moto Slave)，可變形為有限度自主判斷機器人Moto Roid)。
《五星物語》的Fatima 仍保留人機介面的定義：她們是協助騎士們駕駛 MH 的。而ETRRM（非人型Fatima）則是不折不扣、完美的人機介面，因為它相當於機體的一部份，就像小腦掌理身體協調般使機體協調執行駕駛員（大腦）的命令。
除此之外，另一有同等效果的人機介面是人類腦波判讀設備，這個的難題於如何從腦波波形中判讀駕駛員的思想，尤其是反射動作完全不經大腦。自然無法讀取其訊號。因此尚在概念階段。
