Часто в фильмах и играх мы видим костюмы, в которых появляются популярные герои. Порою задумываешься о том, почему такого снаряжения нет в реальной жизни. На самом деле они есть, причем существуют уже несколько лет. Неужели? Это специальные устройства, которые называются экзоскелетами. Давайте более детально изучим их в данной статье. К сожалению, с каждым годом становится все больше людей, у которых ограничена подвижность. Причем такие проблемы не только у пожилых людей. С такими трудностям могут сталкиваться как взрослые люди, так и дети.
В связи с этим учеными были разработаны экзоскелеты. Они помогают передвигаться человеку, помогая увеличить мышечную силу человека, уменьшая при этом затраты энергии. По сути, такие каркасы помогают людям передвигаться по земле, причем не только в горизонтальном направлении, но и вертикальном. Но не стоит их сразу же относить к гражданским. На самом деле такие скелеты используются и в военном направлении, причем намного активнее. Довольно часто солдатам приходится сталкиваться с проблемами, когда приходится переносить очень тяжелые грузы, подниматься на высокие горы с полным снаряжением. Конечно, такое оборудование стоит дорого, но с каждым годом затраты уменьшаются, и вес каркаса тоже.
Как утверждают ученые, уже к 2015 году будут выпускаться универсальные экзоскелеты, которые будут оснащены системами защиты, мощными встроенными аккумуляторами, легкими каркасами, гибкими настройками системы. Ведь каждое устройство должно быть универсальным, чтобы можно было подстроить под любого человека. Конечно, на сегодняшний день имеется большое количество разработок, причем большая часть из них уже имеется в продаже. Но не каждый человек может позволить себе такое устройство, а большая часть населения и вовсе не знает об этом. С военной точки зрения же ситуация намного проще. Министерство в каждой стране финансирует подобные проекты, поэтому с каждым днем ученые все ближе к созданию универсальных экзоскелетов.
Может быть, в скором времени нам удастся поднять на ноги большую часть людей, у которых на сегодняшний день нет возможности передвигаться. Остается только надеяться. Экзоскелеты постоянно усовершенствуются, дорабатываются. Причем каждый год проводятся конференции, на которых из каждой страны предоставляются прототипы разработок. В последние годы самые активные и продуктивные аппараты принадлежат Японии. Эта страна стала одной из первых, где начали разработку роботов, искусственные интеллекты. Позже этот вид деятельности плавно перешел и в экзоскелеты.

Экзоскелеты могут не только увеличить силу человека или защитить его не хуже мощной брони. Благодаря этим металлическим конструкциям простой человек может пробежать марафон не запыхавшись или нырнуть на глубину в 300 метров. Экзоскелеты даже возвращают парализованным людям возможность ходить. Что же такое экзоскелет?

Это металлический каркас высотой до 2-2,5 метра с источником питания и программным обеспечением. Люди до сих пор не летают, как Железный Человек, лишь из-за проблем с источником питания – разработчики пока не нашли достаточно легкий и мощный вариант. В будущем светила науки надеются на беспроводную передачу энергии, но до реализации этой идеи пока дело не дошло.

Пусть пока мы не можем использовать экзоскелеты постоянно, но почувствовать себя Тони Старком на пару часов вполне реально. Мы расскажем вам о десяти моделях экзоскелетов, которые помогают людям самых разных профессий, а также тем, кто страдает самыми разными заболеваниями.

Activelink Power Loader

Помните роботизированного погрузчика из культового фильма "Чужие"? Этот экзоскелет назван в его честь. Разработала его Activelink – дочерняя фирма японской Panasonic. Производитель обещает, что с помощью Power Loader даже ребенок сможет поднять груз массой 30 кг одной рукой.

С помощью сенсоров экзоскелет "чувствует", когда пользователь прикладывает силу, и 18 электромагнитных моторов мгновенно берут всю работу на себя. Весит устройство 230 килограммов, но вы этого даже не почувствуете: благодаря обхвату вокруг ног алюминиевая конструкция поддерживает сама себя и не давит на пользователя.

Это целая линейка военных экзоскелетов – сейчас в разработке находится уже третье поколение. Весит конструкция всего лишь 80 кг, при этом позволяет владельцу поднимать грузы массой до 90 кг не поморщившись.

К сожалению, XOS 2 привязан к внешнему источнику питания, так что использовать в бою его нет смысла: повредится кабель питания, и экзоскелет превратится в груду металлолома. Создатели стараются решить проблему питания как можно скорее, и, возможно, уже XOS 3 перейдет на встроенные аккумуляторы.

А вот еще один американский военный экзоскелет. В отличие от предыдущей модели, начисто лишенной брони, TALOS призван стать щитом для солдата. Конечно, о полной неуязвимости говорить пока рано, но защитить от осколков и пуль броня экзоскелета способна, а возможность передвигаться по полю боя с 45 килограммами снаряжения – приятное дополнение.

Система позаботится о владельце: множество датчиков отслеживают физическое состояние солдата. Если он получил ранение, надувные манжеты автоматически остановят кровотечение. Полные характеристики TALOS засекречены – к тому же на данном этапе готовы лишь прототипы. Финальная модель поступит на вооружение армии Соединенных Штатов к 2018 году.

Нет, эта модель не превратит человека в зеленого монстра, но 140 килограммов перенести позволит. При этом система автоматически распределит массу, даже если вы будете держать груз за спиной.

HULC, он же Human Universal Load Carrier, работает на литий-полимерных батареях. Полного заряда, по заявлению производителей, Lockheed Martin и Berkeley Bionics, хватит на 72 часа эксплуатации. Вполне возможно, что именно этот вид экзоскелетов первым поступит на вооружение США.

Jetpack

Пробежать милю (1,6 км) за 4 минуты с 45-килограммовой амуницией? Новинка, профинансированная агентством передовых оборонных исследовательских проектов США (DARPA), – Jetpack – делает это реальным. Конечно, речь идет о подготовленных солдатах: простой человек подобной скорости не достигнет, но и разработка направлена на военные нужды.

Примечательно, что экзоскелет распознает повреждения, которые может получить владелец. Если солдат травмировал колено, система автоматически усилит поддержку в этом месте так, что человек этого даже не заметит. Разумеется, перелом компенсировать не удастся, но и в таком случае Jetpack окажется настоящим спасителем: пусть не добежать, но дойти до медицинского пункта с его помощью вполне реально.

Soft Exosuit

Экзоскелеты – это не всегда гора металла. По крайней мере, так считают сотрудники Института Вайса Гарвардского университета (США), создавшие прототип экзоскелета, который можно будет надевать под одежду, как термобелье. Проектом уже заинтересовалось агентство DARPA и подписало контракт на 2,9 млн долларов.

Soft Exosuit будет выполнен из функциональной ткани, пронизанной датчиками. Такой экзоскелет не будет сковывать движений, но при этом сможет анализировать движения человека лучше, чем жесткая конструкция. Разработчики сосредоточены на предотвращении скелетно-мышечных травм в условиях боевых действий, но применение для Soft Exosuit найдется и в мирной жизни: он поможет спортсменам во время тренировок, а инвалидам и пожилым людям – в повседневных делах.

Как и Power Loader, этот экзоскелет разработан в Японии. Полное его название – Hybrid Assistive Limb. Впервые устройство было представлено в далеком 1997 году компанией Cyberdine Inc, и сейчас, после серии прототипов, в ходу две модели: HAL 3 (восстановление двигательной функции ног) и HAL 5 (восстановление рук, ног и торса).

С 2013 года HAL взяли на вооружение более 130 японских клиник для реабилитации больных с хроническими заболеваниями мышечной и нервной систем. В том же году HAL выдали сертификат на применение в Европе. Примечательно, что экзоскелет можно взять в аренду – в Японии ежемесячная плата за HAL 5 составляет около 17 тысяч долларов.

Mobile Suit

Еще одно изобретение японцев. Этот экзоскелет, больше похожий на скафандр, создан для ликвидации последствий аварии на атомной станции Фукусима.

В основе его лежит уже упомянутый HAL, но функции у него совершенно иные. Mobile Suit не восстанавливает двигательные способности, а увеличивает силу человека и защищает его от радиации и перегрева.

"ЭкзоАтлет"

Снова медицинская модель, но на сей раз российского производства. Она позволит парализованным людям отказаться от инвалидной коляски и ходить самостоятельно. По словам разработчиков, "ЭкзоАтлет" предназначен как для медицинской, так и для социальной реабилитации пациентов.

Уже в этом месяце начнутся первые испытания механизма на пациентах. Из 700 кандидатов с нарушением опорно-двигательного аппарата были выбраны участники клинического исследования, в которое входит 30-часовой курс тренировок на "ЭкзоАтлете". После этого будет решаться вопрос о поставке модели в медицинские учреждения.

Titan Arm

В 2013 году студенты Пенсильванского университета получили премию Джейсона Дайсона за свое изобретение – Titan Arm. Он усиливает лишь руки, а основа конструкции находится в рюкзаке, где и происходит распределение нагрузки. С помощью этого экзоскелета любой человек может поднять 18-килограммовый груз, будто он ничего не весит.

Эта модель многоцелевая: может использоваться на производстве, где требуется поднимать тяжести, людьми с нарушениями двигательной функции рук или в ходе реабилитации после травм и операций. Но главное преимущество Titan Arm, благодаря которому судьи отдали этой разработке первое место, – относительно низкие затраты на производство. Купить устройство можно будет примерно за 10 тысяч долларов. Для сравнения: средняя стоимость предыдущих девяти моделей составляет 90 тысяч долларов. На данный момент экзоскелет проходит ряд клинических испытаний, о начале продаж пока не сообщается.

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.

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.

Новые современные технологии наполняют нашу жизнь удивительными изобретениями и гаджетами. Ежедневно мы используем бытовые приборы, считавшиеся ранее не более чем фантастикой. Интернет, смартфоны, автомобили, начиненные датчиками и автопилотом, - это привычные для нас вещи и явления, скрашивающие нашу жизнь. Оказывается, двигает технический прогресс эволюции человечества военная промышленность. Например, микроволновая печь сначала была доступна военным, а затем о ней узнало и мирное население планеты. В нашу с вами жизнь вошли спутники, компьютеры и многое другое. Скоро нам станет доступным и военный экзоскелет.

О чем речь?

Прочитав последний абзац, многие удивились или даже испугались слова «экзоскелет». Не стоит паниковать, давайте разберемся и определимся, что же это за «зверь» такой и зачем он нужен.

Экзоскелет - это новейшая уникальная разработка ученых в такой области науки, как биомеханика. Технология изготовлена в виде внешней системы каркасов, которая предназначена для того, чтобы усилить мускульную силу человека или робота-андроида. Этот термин был взят из биологии. Он означает поверхностный скелет у беспозвоночных организмов. Такая технология в будущем позволит устранить физические ограничения в жизни человека, а также в использовании механизмов. Военные технологии и их потребности вновь превзошли все ожидания. Говорят, что лет через 5-6 в Министерстве обороны РФ появятся снаряжения особого назначения.

Вы уже успели понять и догадаться, что разработка экзоскелетов - это сфера интересов Министерства обороны. Ведь такая разработка увеличит возможности и физические способности солдата. В будущем эти технологии хотят применять на космических аппаратах, а также в машинах для погружения на экстремальные глубины для исследований.

С чего все начиналось?

Военный экзоскелет стал обыденностью в фантастическом мире. Такие устройства мы видели в видеоиграх, кино и мультфильмах, но в разработке эти «костюмы» появились не так давно. Самый первый представили миру американские военные технологии в 60-х годах ХХ века. Но он был настолько тяжелым и маломобильным, что пришлось исключить возможность его использования на деле. Компании «Дженерал Электрик» и «Юнайтед Стэйдс Милитари» закрыли проект, не добивших положительных результатов. Образцы, которые успешно применяются, появились недавно. Положительно зарекомендовал себя экзоскелет российского производства. Костюмы разрабатывают и другие страны: США, Израиль, Япония. А как вы думаете, какие державы конкурируют между собой в этой разработке? Чести носить название «военный экзоскелет» удостоились пока разработки США и Российской Федерации!

«Экзокостюм» сегодня

В различных играх встречается экзоскелет: «Сталкер», «Варфэйс», «Старкрафт», «Крайсис» и другие. Но в реальности эти костюмы только разрабатываются. В нашей стране данную новинку разрабатывает НИИ механики МГУ под логотипом «ЭкзоАтлет». В Америке параллельно разрабатывают два аппарата: облегченный пехотный «Халк» от компании «Локед Мартин» и многоцелевой тяжелый «ИксОС-2» от производителя «Рэйтеон».

Большое количество информации о разработках закрыто. Но биомеханика человека в нашей стране хочет выпустить устройство для открытого рынка. Скоро появится скелет медицинского назначения.

Медицинский экзоскелет

Системы российского производства планируют использовать в медицине. Это расширит возможности людей, прикованных к инвалидному креслу. Биомеханика человека пытается внедрить такие устройства в процесс реабилитации. Они будут выполнять одновременно несколько функций:

• заменитель кресла-каталки;
• тренажер для людей, имеющих заболевания опорно-двигательного аппарата;
• средство социальной и эмоциональной реабилитации.

Обладатель такой техники сможет самостоятельно передвигаться и даже избавиться от проблемы взгляда «снизу вверх».

Аварийно-спасательный вариант костюма

Военный экзоскелет был спроектирован для решения нескольких задач:

• перенос очень тяжелых для человека грузов на большие расстояния;
• разминирование местности;
• участие в антитеррористических операциях;
• ликвидация последствий техногенных катастроф и стихийных бедствий;
• разбор обрушений и завалов;
• тушение пожаров, когда ограничен запас воздуха в дыхательном аппарате спасателя, и т.д.

Что представляет собой костюм современного супергероя?

Экзоскелет российского производства исполнен в виде рамы, располагающейся за спиной обладателя. Также имеется две опоры для руки и ноги с одной стороны туловища. Конечностей, выполняющих роль руки, у устройства нет. Отечественная разработка отличается от заморского аналога. Наш аппарат пассивный по своей природе. Он не оснащен сервоприводами, то есть движение осуществляется за счет силы мускул обладателя устройства.

Но мировое сообщество считает, что наша разработка куда перспективней американской с точки зрения массового применения. «ЭкзоАтлет» позволяет бойцу переносить на себе груз весом около ста килограмм. Все дело в том, что вес на раме правильно распределен. Подобное решение удешевляет производство экзоскелетов в десятки раз, что дает возможность оснастить большее количество бойцов.

Заморский аналог

В американскую разработку встроили большое количество электроники и элементов питания. Помимо дороговизны, в западной конструкции есть еще одна проблема - автономность. Инженеры добились того, что система работает 72 часа. Но вскоре возникает вопрос зарядки или замены питающего блока (аккумулятора), ведь в полевых условиях это очень проблематично, а порой невозможно!

Критики увидели еще одну проблему американского «ХАЛКа». Что делать бойцу, если конструкция разрядилась, а восстановить энергоресурс нет возможности? Конструкторы утверждают, что данная ситуация вовсе не является проблемой. Эти военные роботы с легкостью можно сложить, превратив их в своеобразный рюкзачок. Но такой робот имеет вес около 25 кг. И что же делать защитнику: бросить дорогостоящую разработку или нести еще 25 кг лишнего веса, не считая тех 100 кг багажа?

Ремонтопригодность HULC

В полевых условиях надежность и возможность ремонта данной техники тоже вызывает большое количество вопросов. Для военной аппаратуры эти параметры очень важны. Например, эффективным будет стрелковое оружие, если оно противостоит неблагоприятным факторам, а солдат может починить его подручными средствами в процессе эксплуатации. Неизвестно, как поведет себя незащищенная электроника американского аналога в условиях мороза или пыли. Для того чтобы вывести из строя бойца с такой «штуковиной», достаточно выстрелить огнестрельным орудием в элемент конструкции, питания или гидравлики. В результате суперкостюм превратится в тяжелый балласт. Ремонтировать такую вещь в полевых условиях нет возможности ввиду повышенной технологической сложности.

Российский экзоскелет

В отечественном варианте нет проблем с источником питания. Наш «ЭкзоАтлет» ограничен лишь физическими возможностями бойца. Аппарат не снимает физическую нагрузку с воина, но позволяет нести до 100 кг снаряжения и оружия. Наша разработка не несет груз, она помогает человеку выполнять эту функцию. Военные разработки уникальны. Инженеры добились того, что «ЭкзоАтлет» имеет массу всего 12 кг. Это одно из его преимуществ. Ведь в условиях боя каждый грамм на счету. Мы должны понимать, что лишний вес замедляет деятельность бойца. Это негативно сказывается на эффективности воина. А легкость такой конструкции - очевидный плюс.

Военное применение «ЭкзоАтлета» обусловлено и тем, что гидравлика и электроника отсутствуют. Аппарат - это простая и легкая металлическая конструкция. Ведь чем проще оборудование, тем меньше негативных факторов на него влияет, будь то поломка или суровые климатические условия. Ремонт также провести будет гораздо легче. Наши разработчики создали такой скелет, в котором практически нечему повреждаться. А механику в бою восстановить гораздо проще, чем электронику. В связи с этими факторами отечественная разработка гораздо надежнее западных аналогов.

Проще говоря, скоро в обороне нашей страны появятся простые и экономичные военные роботы. А в это время продолжают ломать головы западные инженеры-конструкторы. Им предстоит пройти долгий путь доработок и усовершенствования своего детища. Недавно HULC участвовал в армейских испытаниях, но, к сожалению, результаты оказались неутешительными. Поэтому военная молодежь Соединенных Штатов еще не скоро увидит экзокостюм на своих плечах.

История создания «ЭкзоАтлета»

• 2011 год - ученые МГУ выиграли тендер МЧС на разработку скелета. Последующие годы команда создает пассивный и активный аппараты. Пассивный не боялся огня, весил 12 кг и переносил тяжести до 100 кг. Активный позволял бойцу поднимать вес уже до 200 кг.
• 2013 год - команда ученых отделилась для разработки «ЭкзоАтлета» в медицинских целях. Их девиз гласил, что в экзоскелетах будут ходить реальные люди.

• 2014 год - НИИ МГУ получает главный приз от Startup Village. Команда стала резидентом «Сколково», а также вошла в пятерку финалистов соревнования Generation S и выступила на Олимпиаде в Сочи по робототехнике. Далее было представление разработки в Сингапуре и проведение переговоров с главным реабилитологом страны.
• 2015 год - первые продажи. Архангельская область закупила 6 костюмов для проведения исследований и испытаний. В этом же году состоялась первая поездка на Ближний Восток. На Х Венчурной ярмарке в Казани команда заняла первое место в номинации высоких технологий.
• 2016 год - «ЭкзоАтлет» пересекает Атлантику и покоряет американский, а также азиатский рынки. Этот год ассоциируется у разработчиков скелета с выстрелом из сигнального пистолета. Стартуют продажи устройств по России, а также начинаются серьезные клинические исследования.

«ЭкзоАтлет» дома

Наш «Атлет» устроен так, что полностью воспроизводит походку обладателя. Но это не говорит о том, что процесс будет осуществляться без участия хозяина. Такое передвижение можно сравнить с катанием на велосипеде. Человеку придется привыкнуть к управлению. С такой аппаратурой нужно заново учиться держать равновесие и делать первые шаги один за другим. Этот процесс занимает от нескольких часов до нескольких дней. Процедура обучения управлением экзоскелета проходит в клинике, где устройство регулируют под личные параметры обладателя:

• ширина таза;
• высота спинки;
• длина и пропорция ног.

Естественно, все проходит под контролем врача, который перед каждой тренировкой проводит полную проверку организма. Далее пациент вправе проводить тренировку и реабилитацию на дому, но опять же под присмотром. Робот фиксирует телеметрические данные и передает в центр наблюдения.

Если спинной мозг получил травму относительно недавно, то есть шанс избежать инвалидности. Но этот «золотой час» длится недолго. Чем скорее пациент встанет на ноги и сделает первый шаг с помощью «ЭкзоАтлета», тем больше у него шансов восстановить двигательные функции и возвратиться к обычной жизни. Но важно помнить, что процесс реабилитации у каждого свой и зависит от жизненных ресурсов пострадавшего человека.

В случае полной утраты двигательных функций «ЭкзоАтлет» станет частичной заменой инвалидному креслу. Следует понимать, что в костюме вы не сможете проводить дни напролет, так как это средство реабилитации. Ежедневные тренировки в костюме заменят сразу трех физиотерапевтов, а также принципиально изменят качество жизни парализованных пациентов. Экзоскелет поможет людям начать ходить. Прогулки приведут к тому, что вентиляция легких значительно улучшится, артериальное давление придет в норму, повысится подвижность суставов, уйдут инфекции мочевых путей, восстановится питание внутренних органов и мышц, а также наладится работа кишечника. Все это является физиологическим эффектом.

Эмоциональный и психологический аспекты в жизни инвалида не менее важны. Парализованные люди при использовании «ЭкзоАтлета» заметили, что у них улучшилось настроение и отношение к окружающему миру. Их жизнь стала наполняться красками, положительными впечатлениями и эмоциями. У них появляются новые силы. Теперь они способны общаться наравне с окружающими людьми. В глазах пилотов «ЭкзоАтлета» появляется огонь и интерес к жизни. Они говорят, что за их спиной не электроника и аккумулятор, а пара технологичных крыльев.

Японский HAL

В Стране восходящего солнца биомеханика человека не стоит на месте. Ученые японской экспериментальной лаборатории разработали гибридную вспомогательную конечность. Сегодня на острове ею пользуются люди с ограниченными возможностями. Разработка и совершенствование этого костюма проходила в Цукубинском университете в течение 20 лет! Сегодня японцы активно внедряют HAL-технологию в медицине. Компания Cyberdyne (владелец прав на экзоскелет) сдала в аренду более трехсот экземпляров. Еще в 2013 году изобретение получило сертификат по безопасности в использовании. Этот факт открыл дорогу устройству на мировой рынок, а также подтвердил его надежность.

Обладатель модификации HAL-5 может поднимать и передвигать вещи и предметы, превышающие в пять раз по массе максимальную нагрузку в естественных условиях. Такой поворот в мире техники и роботов значительно упрощает работу спасателям и ликвидаторам различных последствий. Но эту модификацию пока не внедрили.

Заключение

Ранее мы видели фантастические разработки в кино. В играх встречали экзоскелет («Сталкер»), но и подумать не могли, что скоро такие технологии станут доступны обычному человеку. В 2017 году проводятся активные испытания в области управления костюмом силой мысли. Наши ученые теперь обязаны научить операционную системы мгновенно считывать мыли оператора. Проблемы автономности батареи постепенно решаются, так как Министерство обороны РФ планирует начать закупать такие аппараты уже в начале 2020 года. Нам же остается лишь ждать и за наши светлые головы в НИИ механики МГУ.

Сегодня в России нет рынка аналогичной продукции. Нам еще предстоит его создавать. Остается открытым и вопрос о том, доведут ли свое детище инженеры и конструкторы до совершенства. Отечественной команде «ЭкзоАтлета» придется решить огромное количество сложных вопросов: синхронизация считывания импульса и реакции аппаратуры, увеличение объема аккумулятора, уменьшение его веса и многое другое. Это направление в мире набирает обороты и становится популярным все больше и больше. Растут и конкуренты, проводя огромное количество испытаний. Европейский рынок экзоскелетов специалисты оценили уже в полтора миллиарда евро. Давайте же пожелаем российским разработчикам удачи, творческих успехов и очередных прорывов и открытий на их нелегком творческом пути!