έξω - внешний и σκελετος - скелет) - устройство, предназначенное для увеличения силы человека за счёт внешнего каркаса.

Экзоскелет повторяет биомеханику человека для пропорционального увеличения усилий при движениях. По сообщениям открытой печати, реально действующие образцы в настоящее время созданы в Японии и США . Экзоскелет может быть интегрирован в скафандр .

История

Первый экзоскелет был совместно разработан General Electric и United States military в 60-х, и назывался Hardiman. Он мог поднимать 110 кг при усилии, применяемом при подъеме 4,5 кг. Однако он был непрактичным из-за его значительной массы в 680 кг. Проект не был успешным. Любая попытка использования полного экзоскелета заканчивалась интенсивным неконтролируемым движением, в результате чего никогда не проверялся с человеком внутри. Дальнейшие исследования были сосредоточены на одной руке. Хотя она должна была поднимать 340 кг, её вес составлял три четверти тонны, что в два раза превышало подъемную мощность. Без получения вместе всех компонентов для работы практическое применение проекта Hardiman было ограничено.

Направления разработок

Главным направлением разработок является военное применение экзоскелетов. Цель - создание брони, которая совместила в себе огневую мощь и бронирование танка, подвижность и скорость человека, и в разы увеличивающей силу того, кто использует экзоскелет.

Другой возможной областью применения экзоскелетов является помощь травмированным людям и людям с инвалидностью , пожилым людям, которые в силу своего возраста имеют проблемы с опорно-двигательным аппаратом .

Модификации экзоскелетов, а также отдельные их модели, могут оказывать значительную помощь спасателям при разборах завалов рухнувших зданий. При этом экзоскелет может защитить спасателя от падения обломков.

В наше время большой преградой для начала постройки полноценных экзоскелетов является отсутствие подходящих источников энергии, которые могли бы в течение длительного времени позволить машине работать автономно.

В массовой культуре

• В игре «C&C: Red alert 3» есть экзоскелеты у всех 3 сторон. У СССР это костюм оператора ПК «Тесла», у Альянса это костюм Крио(Хроно)- Легионера, а у Империи это костюмы боевых ангелов. В предыдущих частях серии экзоскелеты также применяются зачастую довольно широко.
• Впервые концепция брони с экзоскелетом была изложена в романе «Tom Swift and His Jet marine» (англ. ), опубликованном в 1954 году .
• В романе И. А. Ефремова «Туманность Андромеды» (1957) звёздные экспедиции использовали для передвижения в условиях увеличенной силы тяжести электромеханические «прыгающие скелеты», надеваемые поверх скафандров.
• Герои романа Роберта Хайнлайна «Звездный десант » (1959) применяют бронированные боевые скафандры с интегрированными экзоскелетами, позволяющими бегать, прыгать на большую высоту при помощи встроенных ракетных двигателей, оснащенные разнообразным вооружением и др. оборудованием.
• В романе Станислава Лема - «Фиаско » (1987) пилот Ангус Парвис ищет пропавшую группу людей, в число которых входит один из постоянных героев Лема пилот Пиркс. Для поисков Парвис пользуется гигантским человекоподобным экзоскелетом («большеходом») - Диглатором.
• Во вселенной «Warhammer 40,000 » экзоскелетами (а точнее, теоретически приравниваемыми к ним силовыми доспехами) пользуются боевые братья Космического Десанта , а также Сестры битвы. А войска Империи Тау используют целый ряд экзоскелетов. Разведывательные XV15, XV25, обладающие маскировочными полями, ударные XV8 «Кризис», оснащенные реактивними двигателями и широким спектром вооружений, экзоскелеты огневой поддержки XV88 «Броадсайд»(на самом деле в силу размеров(3 метра в высоту) и наличия кабины XV8 «Кризис» и XV88 «Броадсайд» не могут считаться экзоскелетами, хотя и имеют аналогичное XV15 и XV25 название "боевого костюма"(battlesuit)), оснащенные мощным оружием и экспериментальный командный экзоскелет XV22.
• Во вселенной StarCraft пехотинцы терранов (а также воины протоссов) одеты в экзоскелеты.
• Во вселенной игр серии «Fallout » тоже можно воспользоваться «силовой броней», для питания этой брони используется миниатюрный ядерный реактор. Она повышает класс защиты персонажа, его силу.
• В основе игр «Операция Silent Storm » и «Операция Silent Storm: Часовые » лежит альтернативная история Второй Мировой, где в ряд реально существовавшего вооружения тех лет вписаны боевые экзоскелеты «Панцеркляйны» (искаж. нем. маленькие танки ), способные нести различное вооружение (авиационная пушка ШКАС, противотанковое ружье и т. д.).
• В мультсериале Эхо-взвод основным видом боевой техники являются эхолёты, являющиеся по сути экзоскелетами.
• Идея экзоскелета используется в компьютерной игре «S.T.A.L.K.E.R. », его приквеле «S.T.A.L.K.E.R.: Чистое Небо » и сиквеле «S.T.A.L.K.E.R.: Зов Припяти ». Внешний каркас позволяет переносить больше вещей, дополнительная броня даёт дополнительную защиту от физических повреждений, но из-за тяжести и громоздкости конструкции быстрый бег становится невозможным. Однако, при соответствующем улучшении бег становится возможным.
• Герой комиксов Marvel «Железный человек » создаёт серию экзоскелетов на основе изобретённого им же миниатюрного реактора. Эти экзоскелеты способны летать и оснащёны разнообразным вооружением и приспособлениями.
• В фильме «Бросок кобры » (англ. G.I. Joe: The Rise of Cobra ) главные герои используют экзоскелеты (идентичные тем, которые представлены в игре «Crysis »).
• В фильме «Район №9» главный герой, спасаясь от преследования, использует инопланетный экзоскелет, хотя подобное оборудование по характеру взаимодействия с оператором можно приравнять скорее к лёгкому мыслеуправляемому танку.
• В игре «Crysis » и её сиквеле, спецотряд одет в экзоскелеты (с немного другим принципом работы: присутствуют механические усилители, но вместо обычного бронежилета используется нано-технологичная броня). Они имеют повышенную прочность, способность становится невидимым, а также ряд стимулирующих добавок, которые могут увеличивать силу человека и скорость в несколько раз. Использование функционала костюма-экзоскелета - ключевой элемент игровой механики в компьютерной игре «Crysis ».
• В игре «Section 8» солдаты (вне зависимости от игры за бойца 8-ого сектора или повстанца) одеты в экзоскелеты. Они имеют повышенную прочность, повышенную скорость, умение взлетать на несколько метров и умение использовать любую технику (танки, пушки, роботы).
• В компьютерной игре «Chaser », есть миссия которая полностью выполняется в экзоскелете. В игре это достаточно громоздкая и медлительная конструкция, что компенсируется тем, что она несет мощное вооружение - пулемет и гранатомет. Кроме ведения военных действий экзоскелет больше ни для чего не предназначен - обе «руки» фактически являются креплениями для орудий. Примечательно то, что действия происходят на Марсе .
• Во вселенной игры «Halo » главный персонаж Master Chief (Джон-117) был облачен в экзоскелет «Мьёльнир», который так же являлся скафандром.
• В игровой серии Bet on Soldier экзоскелет являлся одной из главных боевых единиц.
• В игре Metal Gear Solid экзоскелет использует Gray Fox.
• В фильмах «Матрица. Перезагрузка» и «Матрица. Революция» люди используют экзоскелеты APU (Armored Personnel Units) при защите Зиона.
• В фильме «Аватар » тоже используют экзоскелеты в военных целях.
• В фильме «Чужие » лейтенант Эллен Рипли в финальном бою против матки Чужих использует погрузчик-экзоскелет.
• В игре «Чужой против Хищника » войсками Земли используется боевой экзоскелет «Alice».
• В онлайн-игре Total Influence наемники используют экзоскелеты Tank Armor и FEA (Female Exo Armor).
• В игре Killzone 3 одна из миссий проходится с использованием экзоскелета, имеющего встроенное оружие и джет-пак .
• В игре Vanquish главный герой одет в экзоскелет, снабженный реактивным ускорителем и системой замедления времени.
• В фильме «Дети-шпионы. Все время в мире» главный герой использует «руки-молоты» и «топуны», используемые для увеличения физической силы.
• В книгах серии «Древний» Сергея Тармашева Содружество использует космоэкзоскелеты в качестве истребителя. (100 экзоскелетов «Титан» находятся на борту кораблей класса «Незыблемый»).
• В компьютерной игре F.E.A.R. 3 , в некоторых главах присутствует возможность использовать бронеробота, который является экзоскелетом.
• В компьютерной игре Chrome все солдаты оснащены экзоскелетом.
• В компьютерной игре Red Faction: Armageddon главный герой может управлять экзоскелетом L.E.O., оснащенным тяжелым пулеметом и ракетной установкой и способным наносить удары левой «рукой».
• В компьютерной игре Mass Effect 3 используются боевые роботы Атлас, являющиеся экзоскелетом, также броня капитана Шепарда отчасти является экзоскелетом (возможности встраивать адреналиновый модуль, модуль увеличения силы и т.д.)
• В компьютерной игре Parkan и Parkan 2 экзоскелеты используются в боевых костюмах.

См. также

Примечания

Ссылки

• Софт@mail.ru: Американцы готовы поставить пехотные экзоскелеты на конвейер
• Wearable Power Assist Suit (англ.)
• Ireland On-line: Wheelchair-bound Japanese man looks to robot suit (англ.)
• Building the Real Iron Man (англ.)
• Pentagon to Develop Super-Suits (англ.)
• inventors.about.com - Exoskeleton (англ.)
• LIFESUIT Robotic Exoskeleton (англ.)

Фильмография

• «С точки зрения науки . Сделайте меня суперменом» (англ. Naked Science. Make me Superhuman ) - научно-популярный фильм, снятый National Geographicв 2010 г.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Экзоскелетом называется внешний каркас, который позволяет человеку совершать поистине фантастические действия: поднимать тяжести, летать, бегать с огромной скоростью, совершать гигантские прыжки и т.д. И если вы думаете, что такими устройствами обладают только главные герои "Железного человека" или "Аватара", то вы глубоко ошибаетесь. Они доступны человечеству еще с 60-х гг. прошлого века; более того, вы можете узнать, как собрать экзоскелет своими руками! Впрочем, обо всем по порядку.

Экзоскелет: знакомство

Сегодня вы вполне можете приобрести себе экзоскелет - подобную продукцию выпускает Ekso Bionics и Hybrid Assistive Limb (Япония), Indego (США), ReWalk (Израиль). Но только если у вас есть лишние 75-120 тысяч евро. В России же пока производятся только медицинские экзоскелеты. Их проектирует и выпускает компания "Экзоатлет".

Первый экзоскелет своими руками изготовили ученые корпораций General Electric и United States Military еще в шестидесятых годах прошлого века. Он назывался Hardiman и мог свободно поднять в воздух груз, предельно равный 110 кг. Надевший же это устройство человек в процессе испытывал нагрузку, как при поднятии 4,5 кг! Только вот сам Hardiman при этом весил все 680 кг. Оттого он и не пользовался большим спросом.

Все экзоскелеты подразделяются на три типа:

полностью роботизированные;

• для ног.

Современные робокостюмы весят от 5 до 30 и выше кг. Они бывают как активными, так и пассивными (работающими только по команде оператора). По предназначению экзоскелеты делятся на военные, медицинские, промышленные и космические. Рассмотрим самые замечательные из них.

Самые впечатляющие экзоскелеты современности

Собрать такие экзоскелеты своими руками дома в ближайшее время, конечно, не получится, однако познакомиться с ними стоит:

• DM (Dream machine) . Это полностью автоматический гидравлический экзоскелет, который управляется голосом своего оператора. Устройство весит 21 кг и способно выдерживать человека весом до центнера. Пока что используется для реабилитации пациентов, которые не могут ходить вследствие заболеваний ЦНС или иных нейромышечных болезней. Примерная стоимость - 7 млн рублей.
• Ekso GT . Миссия этого экзоскелета та же, что и у предыдущего - он помогает людям с патологиями моторных функций ног. Характеристики схожи с предыдущим, цена - 7,5 млн рублей.
• ReWalk . Призван вновь подарить движение людям с параличом нижних конечностей. Весит устройство 25 кг и способно работать без подзарядки 3 часа. Экзоскелет доступен в Европе и США в сумме, эквивалентной 3,5 млн рублей.
• REX . Сегодня это устройство можно купить и в России за 9 млн рублей. Экзоскелет дарит людям с параличом ног не только самостоятельную ходьбу, но и возможность встать/сесть, повернуться, пойти "лунной походкой", спуститься по лестнице и т.д. REX управляется джойстиком, способен функционировать без подзарядки весь день.
• HAL (Hybrid Assistive Limb) . Существует в двух вариантах - для рук и для рук/ног/торса. Данное изобретение позволяет оператору поднять вес в 5 раз тяжелее предельного для человека. Также применяется для реабилитации парализованных людей. Весит этот экзоскелет всего 12 кг, а его зарядки хватает на 1,0-1,5 ч.

Как сделать экзоскелет своими руками: Джеймс Hacksmith Хобсон

Первым и пока единственным человеком, сумевшим сконструировать экзоскелет во внелабораторных условиях, является канадский инженер Джеймс Хобсон. Изобретатель собрал устройство, которое позволяет ему свободно поднимать в воздух 78-килограммовые шлакоблоки. Работает его экзоскелет на пневмоцилиндрах, которые снабжает энергией компрессор, а управляется устройство при помощи пульта.

Канадец не держит в секрете свое изобретение. Как собрать экзоскелет своими руками по его примеру, вы можете узнать на сайте инженера и на его канале на "Ютуб". Однако учтите, что тяжесть веса, поднимаемого таким экзоскелетом, ложится исключительно на позвоночник оператора.

Экзоскелет своими руками: примерная схема

Подробной инструкции, позволяющей в легкую собрать экзоскелет дома, нет. Однако понятно, что для него будет нужен:

• каркас, отличающийся прочностью и подвижностью;
• гидравлические поршни;
• барокамеры;
• вакуумные насосы;
• источник питания;
• прочные трубки, способные выдержать высокое давление;
• компьютер для управления;
• датчики;
• софт, позволяющий отправлять и преобразовывать сведения с датчиков для нужной работы клапанов.

Как будет примерно работать эта композиция:

1. Один насос должен увеличивать давление в системе, другой - уменьшать.
2. Работа клапанов зависит от давления в барокамерах, повышение/понижение которого и будет управлять системой.
3. Расположение датчиков (против движения конечностей): шесть - руки, четыре - спина, три - ноги, два стопы (всего более 30).
4. Компьютерное обеспечение должно исключить давление на датчики.
5. Сигналы датчиков нужно подразделить на условные (информация с них полезна, если безусловный датчик не "говорит" о испытываемым им давлении) и безусловные. Условность/безусловность этих элементов может определять, например, акселерометр.
6. Руки экзоскелета - трехпалые, отделенные от запястья оператора, - чтобы исключить травмы и придать дополнительную прочность.
7. Источник питания выбирается после сборки и пробной апробации экзоскелета.

Пока что только в сфере реабилитации, уже начинают входить в нашу жизнь. Появляются изобретатели, способные соорудить такое устройство вне лаборатории. Вполне возможно, что в ближайшем будущем любой школьник сможет собрать экзоскелет Сталкера своими руками. Уже можно предсказать, что за такими системами - будущее.

Если вы один из тех, кто с превеликим удовольствием посмотрел все части «Железного человека», вы наверняка были в восторге от железного костюма, который надевал Тони Старк перед боем со злодеями. Согласитесь, было бы неплохо обладать таким костюмом. Помимо возможности доставить вас в мгновение ока куда угодно, хоть , хоть за хлебом, он защищал бы ваше тело от всевозможных повреждений и давал сверхчеловеческую силу.

Вас наверняка не удивит тот факт, что очень скоро облегченная версия костюма «Железного человека» позволит солдатам бегать быстрее, переносить тяжелое оружие и передвигаться по пересеченной местности. При этом костюм будет защищать их от пуль и бомб. Военные инженеры и частные компании работают над экзоскелетами с 60-х годов прошлого века, но только послдние достижения в области электроники и материаловедения приблизили нас к воплощению этой идеи так близко, как никогда до этого.

В 2010 году американский оборонный подрядчик Raytheon продемонстрировал экспериментальный экзоскелет XOS 2 — по сути, роботизированный костюм, управляемый человеческим мозгом — который может поднять в два-три раза больше веса, нежели человек, безо всяких усилий и посторонней помощи. Другая компания, Trek Aerospace, разрабатывает экзоскелет со встроенным джетпаком (реактивным ранцем), который сможет летать на скорости 112 км/ч и неподвижно зависать над землей. Эти и ряд других перспективных компаний, включая таких монстров, как и Lockheed Martin, с каждым годом приближают костюм «Железного человека» к реальности.

Интервью с создателем российского экзоскелета Stakhanov читайте .

Экзоскелет XOS 2 от Raytheon

Отметим, что не только военные получат выгоду от разработки хорошего экзоскелета. Однажды, люди с поврежденным спинным мозгом или дегенеративными заболеваниями, ограничивающими способности передвижения, смогут с легкостью перемещаться благодаря внешним каркасным костюмам. Первые версии экзоскелетов, например, ReWalk от Argo Medical Technologies, уже поступили на рынок и получили всеобщее одобрение. Тем не менее, на данный момент область экзоскелетов все еще находится в зачаточном состоянии.

Какую революцию обещают провести экзоскелеты будущего на поле боя и ? Какие технические препятствия должны преодолеть инженеры и конструкторы, чтобы сделать экзоскелеты действительно практичными для повседневного использования? Давайте разберемся.

История разработки экзоскелетов

Воины надевали доспехи на свои тела с незапамятных времен, но первая идея тела с механическими мышцами появилась в научной фантастике в 1868 году, в одном из копеечных романов Эдварда Сильвестра Эллиса. В книге «Паровой человек прерий» описывался гигантский паровой двигатель человеческой формы, который передвигал его изобретателя, гениального Джонни Брейнерда, со скоростью 96,5 км/ч, когда тот охотился на быков и индейцев.

Но это фантастика. Первый же реальный патент на экзоскелет получил русский инженер-механик Николай Ягн в 1890-х годах в Америке. Известный своими разработками конструктор более 20 лет прожил за океаном, запатентовал с десяток идей, описывающих экзоскелет, позволяющий солдатам бегать, ходить и прыгать с легкостью. Однако на деле Ягн известен только по созданию «Друга кочегара» — автоматического приспособления, подающего воду в паровые котлы.

Экзоскелет, запатентованный Н. Ягном

К 1961 году, спустя два года после того, как Marvel Comics придумала своего «Железного человека», а Роберт Хайнлайн написал «Звездный десант», Пентагон решил сделать свои экзокостюмы. Он поставил задачу создать «сервосолдата», который описывался как «человеческая капсула, оснащенная рулевым управлением и усилителями», позволявшими быстро и легко передвигать тяжелые объекты, а также защищающая носителя от пуль, ядовитого газа, тепла и радиации. К середине 60-х годов инженер Корнельского университета Нил Майзен разработал 15,8-килограммовый носимый каркасный экзоскелет, получивший название «костюм сверхчеловека» или «человеческий усилитель». Он позволял пользователю поднимать 453 килограмма каждой рукой. К тому же времени General Electric разработала похожее 5,5-метровое устройство, так называемый «педипулятор», который управлялся оператором изнутри.

Несмотря на эти весьма интересные шаги, успехом они не увенчались. Костюмы оказались непрактичными, однако исследования продолжались. В 80-х годах ученые из Лос-Аламосской лаборатории создали дизайн для так называемого костюма «Питмана», экзоскелета для пользования американским десантом. Однако концепт остался только на чертежной доске. С тех пор мир увидел еще несколько разработок, но недостаток материалов и ограничения энергоносителей так и не позволили нам увидеть настоящий костюм «Железного человека».

На протяжении многих лет производители экзоскелетов были загнаны в угол пределами технологий. Компьютеры были слишком медленными и не могли обрабатывать команды, приводящие костюмы в движение. Энергоснабжения не хватало, чтобы сделать экзоскелет достаточно портативным, а электромеханические мышцы-приводы, которые двигали конечностями, были просто слишком слабыми и громоздкими, чтобы работать «по-человечески». Тем не менее, начало было положено. Идея экзоскелета оказалась слишком многообещающей для военной и медицинской сфер, чтобы просто так расстаться с ней.

Человек-машина

В начале 2000-х годов стремление создать настоящий костюм «Железного человека» начало хоть куда-то приводить.

Оборонное агентство перспективных разработок DARPA, инкубатор экзотических и передовых технологий Пентагона, развернуло программу на 75 миллионов долларов, в рамках которой предполагалось создание экзоскелета для дополнения человеческого тела и его производительности. Список требований DARPA был достаточно амбициозным: агентство хотело получить машину, которая позволит солдату неустанно переносить сотни килограммов груза целыми днями, поддерживать крупные орудия, которые обыкновенно требуют наличия двух операторов, а также сможет вынести раненого солдата, если понадобится, с поля боя. При этом машина должна быть неуязвима к огню, а также высоко прыгать. План DARPA многие сразу сочли невыполнимым.

Но не все.

Компания Sarcos — во главе с создателем роботов Стивом Якобсеном, который до этого создал 80-тонного механического динозавра — придумала инновационную систему, в которой датчики и использовали эти сигналы для управления набором клапанов, которые, в свою очередь, регулировали гидравлику под высоким давленим в суставах. Механические суставы двигали цилиндры, связанные кабелями, имитирующими сухожилия, соединяющие человеческие мышцы. В результате родился экспериментальный экзоскелет XOS, который делал человека похожим на гигантское насекомое. В конечном итоге Sarcos была приобретена компанией Raytheon, которая продолжила разработку, чтобы через пять лет представить второе поколение костюма.

Экзоскелет XOS 2 настолько взбудоражил общественность, что журнал Time включил его в список пяти лучших в 2010 году.

Между тем, другие компании, вроде Berkeley Bionics, работали над уменьшением количества энергии, которого требовали искусственные протезы, чтобы экзоскелет мог функционировать достаточно долго и быть практичным. Один из проектов 2000-х, Human Load Carrier (HULC), мог работать до 20 часов без подзарядки. Прогресс понемногу продвигался вперед.

Экзоскелет HAL

К концу десятилетия японская компания Cyberdyne разработала роботизированный костюм HAL, еще более невероятный по своему устройству. Вместо того, чтобы полагаться на сокращения мышц человека-оператора, HAL работал на датчиках, которые считывали электрические сигналы мозга оператора. Теоретически, экзоскелет на базе HAL-5 может позволить пользователю делать все, что он захочет, просто подумав об этом, не двигая ни единым мускулом. Но пока эти экзоскелеты — проект будущего. И у них есть свои проблемы. Например, только несколько экзоскелетов на сегодняшний день получили одобрение на использование на публике. Остальные еще проходят испытания.

Проблемы развития

К 2010 году проект DARPA по созданию экзоскелетов привел к определенным результатам. В настоящее время передовые системы экзоскелетов весом до 20 килограммов могут поднимать под 100 килограммов полезной нагрузки практически без усилий оператора. При этом, новейшие экзоскелеты работают тише офисного принтера, могут двигаться со скоростью 16 км/ч, выполнять приседания и прыгать.

Не так давно один из подрядчиков оборонного агентства, Lockheed Martin, представил свой экзоскелет, разработанный для поднятия тяжестей. Так называемый «пассивный экзоскелет», созданный для работников судостроительной верфи, просто переводит нагрузку на ноги экзоскелета, стоящие на земле.

Отличие современных экзоскелетов от тех, что разрабатывались в 60-х годах, в том, что они оснащаются датчиками и приемниками GPS. Тем самым еще более поднимая ставки на использование в военной сфере. Солдаты могли бы получить массу преимуществ, используя такие экзоскелеты, от точного геопозиционирования до дополнительных сверхспособностей. DARPA также разрабатывает автоматизированные ткани, которые могли бы использоваться в экзоскелетах с целью мониторинга состояния сердца и дыхания.

Если американская промышленность продолжит двигаться этим путем, у нее очень скоро появятся , которые смогут не только перемещаться «быстрее, выше, сильнее», но и переносить при этом дополнительно несколько сотен полезного груза. Тем не менее, пройдет еще по меньшей мере несколько лет, прежде чем настоящие «железные человеки» выйдут на поле боя.

Как это часто бывает, разработки военных агентств (вспомним, например, интернет) могут принести огромную пользу в мирное время, так как технологии в конечном итоге выйдут наружу и будут помогать людям. Страдающие от полного или частичного паралича, люди с повреждениями спинного мозга и атрофией мышц смогут вести более полнокровную жизнь. Berkeley Bionics, например, испытывает eLegs, экзоскелет, работающий на аккумуляторе, который позволит человеку ходить, сидеть или просто стоять в течение длительных периодов времени.

Одно можно сказать наверняка: начало процессу бурной разработки экзоскелетов было положено в начале этого века (назовем это второй волной), а чем все закончится — станет известно очень и очень скоро. Технологии никогда не стоят на месте, и если уж инженеры за что-то берутся, то доводят это дело до логического конца.

Позволяет увеличить силы человека, который его использует, а также восстановить утраченные способности. На данный момент экзоскелеты производятся в России, США, Швейцарии, Израиле и Японии. Впервые экзоскелет был разработан в США в 1960 годы и назывался Hardmann, однако из-за внушительного веса в 680 килограмм, этот проект был признан неудачным.

TALOS

Цель проекта TALOS – создать броню для солдат, которая могла бы повысить их безопасность. Над этим экзоскелетом работает несколько десятков государственных и частных компаний США, а также крупнейшие научно-исследовательские институты. Основа TALOS – бронированный экзоскелет, защищающий бойца от осколков и пуль. Он позволяет солдату свободно передвигаться по полю боевых действий со снаряжением массой до 45 килограммов. Кроме того, TALOS заботится о здоровье бойца: экзоскелет умеет останавливать кровотечение при получении раны. Экзоскелет должен поступить на вооружение американской армии в 2018 году.

Hybrid Assistive Limb

В отличие от боевого TALOS, этот экзоскелет создан для того, чтобы облегчать жизнь людям, имеющим проблемы со здоровьем, а именно с опорно-двигательным аппаратом. Так, благодаря Hybrid Assistive Limb, человек, прикованный к инвалидному креслу, может научиться подниматься по лестнице. Hybrid Assistive Limb реагирует на биоэлектрические сигналы, которые исходят от человеческого тела.

XOS 2

XOS 2, созданный компанией Raytheon, может увеличить силу человека, а также защитить его от внешних опасностей. Основные пользователи XOS 2 – военные логисты, в обязанности которых входит перемещение тяжелых грузов. Также пользователь данного экзоскелета сможет разбивать кирпичные стены и перебивать деревянные брусья. Основной проблемой XOS 2 является то, что он может работать только при условии подключения к автономному источнику энергии.

HULC

Одна из самых серьёзных травм, которую может получить пехотинец, – это травма спины, так как пехотинцам приходиться переносить довольно большое количество снаряжения. Помочь пехотинцам переносить тяжелый груз должен экзоскелет HULC от компании Lockheed, который можно будет надевать под одежду. Кроме того, в планах компании Lockheed создание экзоскелета для солдат, уже получивших травмы. Менеджер программы по созданию экзоскелета HULC Ахиллес Дороти утверждает : “Parker Hannifin, работающая с Университетом Вандербильта в Нэшвилле, штат Теннесси, ориентирует экзоскелет Indego на 700,000 американцев с повреждениями позвоночника. Другой круг потенциальных пользователей – приблизительно 600,000 человек, перенесших инсульт и потерявших способность к самостоятельному перемещению”.

ЭкзоАтлет

Наши соотечественники также создают экзоскелеты, целью которых является помощь людям с проблемами со здоровьем. В 2011 году Министерство чрезвычайных ситуаций и научная команда НИИ Механики Московского Государственного Университета начали работу над ЭкзоАтлетом. Команда смогла разработать несколько экзоскелетов под маркой «ЭкзоАтлет». Экзоскелеты пассивного действия повышают выносливость и активность человека. В свою очередь, экзоскелеты активного действия увеличивают силу человека и позволяют ему справляться с весом до 200 килограммов.

H-Lex

Свой экзоскелет представил известный автопроизводитель Hyundai. H-LEX покрывает основную часть тела пользователя. Цель экзоскелета – помочь людям переносить большие тяжести. Кроме того, H-LEX может помочь встать инвалидам на ноги. Главным минусом данного устройства является его громоздкость. Также определенные сложности для пользователей доставляет форма клешней экзоскелета. С другой стороны, HI-LEX способен помочь людям переносить тяжести до 50 килограмм на спине, а также поднимать руками вес в сотни килограммов.

Innophys

Японская компания Innophys представила одноименный экзоскелет, который может помочь людям поднимать тяжести. Грузоподъемность экзоскелета составляет 30 килограммов. Основными пользователи данного устройства – люди, задействованные в промышленности, а также лица, занятые уходом за пожилыми людьми. Отличительной чертой экзоскелета Innophys является то, что его систему составляют искусственные мышцы, которые располагаются в алюминиевом корпусе устройства.

NEUWalk

Необычный экзоскелет создан в Федеральной политехнической школе Лозанны. В отличие от большинства устройств подобного типа, NEUWalk, в первую очередь, стимулирует внутренние силы. В основе NEUWalk лежит подача электрического тока в спинной мозг. Изобретение было опробовано на крысах с поврежденным мозгом. Подавая электрические импульсы ниже поврежденных участков мозга, ученые заставили крысу встать на ноги и пойти.

Chairless Chair

Изобретение швейцарских ученых призвано помочь людям, которым по долгу службы приходится долгое время стоять на ногах. Экзоскелет не стесняет движений человека, находясь на его теле. Пользователь экзоскелета Chairless Chair может присесть в любом месте, установив необходимые параметры. Устройства сделано из углеводородного волокна и алюминия, время его работы составляет 24 часа.

Exosuit

Экзоскелет для водолазов Exosuit был создан американской компанией Nuytco Research Ltd. Он позволяет человеку погружаться на глубину 300 метров. Давление там в 30 раз выше, чем на поверхности. Погрузившись, водолаз может находиться часами на глубине. Exosuit защищает человека от перепадов давления и низких температур. Вес экзоскелета составляет 240 килограмм, размер – порядка двух метров. Движение водолаза обеспечивается за счет четырех двигателей малой тяги мощностью 1,6 лошадиных сил.

Ну, кто из нас не хотел иметь в своем постоянном распоряжении костюм супер героя? Например, облачится в костюм из одноименного комикса компании Марвел «Железный человек», и за секунды преодолевать скорость звука или одной рукой делать перестановку в доме, ну, или, в крайнем случае, спасти Землю от гибели. «Выдумки, фантастика и несбыточные мечты» — отмахнетесь вы. Но эти мечты не так далеки, как вам кажется. Частично эти фантазии уже можно воплотить в реальность с помощью экзоскелета.

Что такое экзоскелет?

Экзоскелет (в переводе с латыни «внешний скелет») – техническое устройство, которое способно увеличивать физические способности человека благодаря каркасу. Основной задачей экзоскелета является поддержка человеческого тела при воздействии на него нагрузок, принимая «основной удар» на себя.

Экзоскелет для людей с ограниченными возможностями.

Как выглядит экзоскелет?

Конструкция внешнего скелета состоит из основного панциря, выполненного из углеродного волокна, и дополнительных трубчатых конструкций для рук и ног. Есть и такие модели, которые больше напоминают космический скафандр. Внутри устройства имеются датчики давления, при помощи которых и происходит управление.

К слову сказать, экзоскелеты, не такая уж новинка. Еще в 1890 году русский инженер Николай Ягн зарегистрировал несколько патентов в этом направлении. По его задумке, внешний скелет, должен был облегчить ходьбу и бег военнослужащих. Николай Фердинандович смог рассмотреть потенциал своего костюма в военном деле. Особый вклад в дальнейшее развитие внесли писатели-фантасты. Современные модели, безусловно, в своем развитии ушли вперед, но сфера применения практически не изменилась: военное и медицинское направление.

Прогресс не дремлет: человек покоряет космос и морские глубины, техника становится все более изощренной, но победить время и все болезни пока не в силах. Множество людей по всему миру сталкиваются с проблемой ограниченной подвижности. Причем, касается это не только пожилых людей, но и детей, взрослых. Экзоскелет возвращает возможность двигаться тем, кто ее потерял.

В военном деле «внешний скелет» получил гораздо большее развитие. Экзоскелеты помогают солдатам покорять высокие горы, переносить грузы, защищают солдат от ударов и травм. Большинство экономически развитых стран активно финансируют разработку экзоскелетов. Япония в этом особенно преуспела, оснастив модели контролируемым разумом.

Хотя современные модели гораздо легче и дешевле своих прототипов, инженерам пока удалось решить не все проблемы.

1. Материал. В распоряжении ученых не так много материалов, которые подходят для основы конструкции. Сталь и алюминий доступны, но для длительного использования не подходят. Алюминий накапливает усталость, а сталь имеет большой вес, что приводит к снижению эффективности «костюма». Углепластик – эффективен, но дорог.
2. Питание. В качестве питания для экзоскелета могут использоваться электрическая сеть (не самый мобильный вариант) или бензиновый двигатель-ранец (неудобно, а в военном деле еще и небезопасно).
3. Управление.Непреднамеренные или нежелательные движения владельца, часто влекут за собой разрушительные последствия.

Еще вчера полет на Луну был мечтой отчаянных фантастов, а сегодня космонавты постоянно «совершают невозможное», недавно для связи с родными использовали почтовые службы, а сегодня достаточно воспользоваться мобильным телефоном. Вчерашняя фантастика, мифы и невероятные задумки сегодня превращаются в реальность. Пусть до функционала костюма Тони Старка современным экзоскелетам еще далеко, но кто знает, возможно, уже завтра, именно они сделаю нашу жизнь проще.