Уақыт өте келе сөздер жаңа негізгі мағынаға ие болады, ал бірінші пайда болған бірте-бірте фонға түседі. Экзоскелет кейбір омыртқасыз жануарлардың қаңқасының сыртқы түрі болып табылады. Алайда, қазір адамдардың санасында бұл сөз шаянның емес, кейбір ғылыми-фантастикалық фильмдегі кейіпкердің бейнесін тудырады.
Экзоскелеттің механизм ретінде бірінші аналогын 1890 жылы орыс өнертапқышы Николас Ягин (құжатта ол «Ресей империясының субъектісі Николас Ягн» деп аталады) ұсынған. Кем дегенде, ол «жаяу жүруді жеңілдететін аппаратқа» сәйкес патентті алды. Құрылғы жылдамырақ жүгіруге, жоғары секіруге және аз шаршауға мүмкіндік берді. Ягиннің «экзоскелетінде» белсенді күшейткіштер болмады, ал газ тарту күшін арттыру үшін пайдаланылды. Айтпақшы, оның заманауи аналогын «секіргіштер» деп атауға болады.
Шамамен 70 жылдан кейін қазіргі мағынасында бірінші экзоскелет пайда болды. Дизайнды General Electric және АҚШ әскерилері бірлесіп әзірлеген. Hardiman моделі өзінің талғампаздығымен ерекшеленбеді: бұл үлкен салмақты көтеруге қабілетті массивті және ауыр механизм болды. Техникалық қиындықтар жобаны әзірлеуге мүмкіндік бермеді, ол тіпті адамның қатысуымен тестілеуден бұрын жабылды: жекелеген компоненттер жұмыс істеді, бірақ жиналған экзоскелет түрінде ол сынақшыға қауіп төндірді.
Мұндай құрылғыларды жасау идеясы ғалымдар мен инженерлердің санасын қозғауды жалғастырды, бірақ ұзақ уақытОлар пайдалы немесе практикалық ештеңе шығара алмады. Соңғы уақытқа дейін ең қызықты үлгілерді тек қана байқауға болатын ғылыми фантастикалық фильмдер. Олар біздің жоғарғы экзоскелеттер мен экзоситтердің бірінші бөлігіне енгізілген.
Фантастикалық және басқа ештеңе жоқ
1. Caterpillar P-5000 қуатты тиегіш 1986 жылы шыққан шетелдіктер фильмінен. Ол төрт аяқты машина болу керек еді, бірақ «Жұлдызды соғыстар: V эпизод – Империя кері соққылар» фильмі шыққаннан кейін Джеймс Кэмерон оны серуендеп жүрген AT-AT машинасына тым ұқсайды деп ойлады. Нәтижесінде 2009 жылғы Аватардағы AMP (Mitsubishi MK-6 Amplified Mobility Platform) прототипі болған екі аяқты экзоскелет пайда болды.
Mitsubishi MK-6 күшейтілген ұтқырлық платформасы
P-5000 адамның күшін мыңдаған есе арттырып, төрт тоннаға дейінгі жүкті көтере алатын өте еңбекқор. Қуат көзі ретінде сутегі аккумуляторы пайдаланылды, көтергіш пен төменгі аяқтарды басқаратын үш қозғалтқыш болды. Қазірдің өзінде ондаған жылдар бұрын ойлап тапқан мұндай механизм, егер ол пайда болса, кәсіпорындардағы адамдар үшін тамаша көмекші болар еді. Оның дизайны, оның мүмкіндіктері сияқты, соншалықты фантастикалық көрінбейді.
Айтпақшы, P-5000-ден басқа, «Инопланецтерде» (бүкіл франшизада) экзоскелеттің тағы бір мысалы бар - бұл шын мәнінде, өмірінің кейбір кезеңдерінде ксеноморфтардың өздері.
2. Бронды жеке құрам (БТҚ)«Матрица» культтік трилогиясынан. Құрылғылар алғаш рет «Матрица қайта жүктелген» фильмінде көрінеді және оларды «Революцияда» әрекетте көруге болады: екі фильм де сәйкесінше 2003 жылы көктемде және күзде шығарылды. Қиял әлемінің тарихына сәйкес, бұл құбыжықтардан барлығы 120 мың шығарылды, олардың үш жүзден астамы белсенді күйде қалды.
P-5000-ден айырмашылығы, APU екі 30 мм жылдам атыс пулеметтері бар жауынгерлік бөлімшелер болды - әрбір жоғарғы аяқтарда бір. TO әлсіз жақтарымеханизмдер қорғалған кабинаның жоқтығын және адамдардың қатысуымен қаруды қолмен қайта жүктеу қажеттілігін қамтиды. Бірінші жағдайда, шешім дизайнерлердің фильм кейіпкерлерін шыны мен металдың артына жасырмай, көрсетуге деген ықыласына байланысты болды. Механизмдердің өздері күшті болмаса да, олар жоғары маневрлі болуы керек еді. Олар Сион (Сион) шайқасы кезіндегі қатысуларының тамаша кадрларының арқасында біздің шыңымызда болды.
3. Костюм сериясы белгі, оны Тони Старктың Stark Industries компаниясы жасап жатыр, әлемдегі ең ірі 25 ойдан шығарылған корпорациялардың арасында 16-орынға ие болды. Айтпақшы, бұл рейтингте бірінші орын Dune ғаламындағы CHOAM-ға тиесілі, 20-шы орын терминаторларды жасаумен аты шыққан Cyberdyne Systems Corp.
Ондаған адамдар арасында жалғыз Iron Man үлгісін таңдау рақметсіз міндет сияқты көрінеді, сондықтан Stark Industries-тің жалпы құнарлылығы мен әртүрлілігі үшін біз бұл орынды Марктарға береміз. Әсіресе танымал, алайда, фильм франшизасында пайда болғандар: қызыл және алтын костюм бәріне дерлік таныс және таныс. Көп функциялы құрылғы адамның мүмкіндіктерін айтарлықтай арттырып қана қоймайды, сонымен қатар ұшуға мүмкіндік береді.
Ол қуат көзі ретінде ядролық реактор мен репульсорларды пайдаланады, олар Жұлдызды соғыстарда да кездеседі. Бұл біздің рейтингте ұсынылған ең фантастикалық экзоскелет. Онда қолданылатын технологиялар шындыққа енгізілмейді және жақын болашақта аналогтардың пайда болуын күтуге болмайды.
4. Stark Industries Марк костюмдерінен айырмашылығы, Макс есімді Мэтт Дэймон кейіпкерінің экзоскелеті«Элизия: Жерде емес аспан» ғылыми-фантастикалық фильмінен «шынайы өмір» моделін жасауға үміткер болуы мүмкін. Рас, кейбір нюанстар бар: ол адамның денесімен (соның ішінде миымен) тікелей байланысып, адамды киборгтың түріне айналдырады. Әйтпесе, бұл адамдарды аурулардан құтқару және оларды күштірек және тезірек ету үшін технологияны қалай қолдануға болатынының тамаша мысалы.
Сарапшылардың пікірінше, Макстың костюмі бар модельдер мен прототиптер сияқты шамамен бірдей принциптерде жұмыс істейді. Әрине, ол жеңілірек, еркіндік дәрежесі көп және оның жағдайында электрмен жабдықтауда ешқандай проблема жоқ. Негізгі кедергі - екеуі бір болған кезде тиімді және қауіпсіз адам-компьютер интерфейсін жасау. Бір күні бұл шындыққа айналады.
5. Жауынгерлік курткаТом Круз басты рөлді сомдаған «Ертеңгі шеті» ғылыми-фантастикалық экшн фильмінен. Экзоскелеттің ешқандай «сауда» атауы жоқ және болашақ сарбаздарға арналған стандартты оқ-дәрілердің модификацияларының бірі болып табылады. Ұрыс техникасы ретінде өте шынайы «бөшкелер» - FN EGLM (Mk 13) гранатометі бар FN SCAR-H (Mk 17) және жоқтары (иығына орнатылған автозеңбірек және 16 раундты зымыран тасығыш) қолданылады.
Егер біз талғампаз болсақ, нағыз шайқаста майор Уильям Кейдждің костюмі біз қалағандай тиімді болмайды. Оны жеңіл қаруланған жаумен шайқаста ғана қолдануға болады: сауыт жоқ және бірінші қаңғыған оқ соңғы болады. Дегенмен, бүгінгі күні ұрыс қимылдарына қатысатын барлық армиялар өз сарбаздары үшін сауытты немесе басқа да жеке қорғаныс құралдарын пайдалана бермейді.
Жауынгерлік куртканың экзоскелеті жақын арада кейбір армияларға қол жетімді болатын нәрсенің мысалы болып табылады. Айтпақшы, Том Круз мен Эмили Блант киген модельдер көптеген элементтерден құрастырылған және толық реквизит емес. Түсірілімге арналған экзоуиттерді құрастырған сәнгердің айтуынша, олардың әрқайсысы 350-400 бөліктен тұрады.
Болашаққа қарамай
Төменде бес үлгі берілген бар экзоскелеттерӘскери, азаматтық ұйымдар немесе медициналық мекемелер сынақтан өткізіп жатқан немесе пайдаланатын . Кейбір дизайн ерекшеліктеріБұл құрылғылар ғылыми-фантастикалық әдебиет пен кинодан алынған: бұрыннан бар көптеген гаджеттер өнертапқыштардың, жазушылардың және армандаушылардың басындағы бейнелерден басқа ештеңе болмағаны жасырын емес.
1. Біз бірінші орынды экзоскелетке береміз, оның қажеттілігі шынымен айқын. Жүйе ReWalkОл қазірдің өзінде алтыншы нұсқасында және коммерциялық өнім болып табылады. Оның бағасы көпшілік үшін қолжетімсіз болып көрінуі мүмкін: бір данасы шамамен $85 мың тұрады.Алғашында құрылғының екі үлгісі шығарылды: бірін медициналық мекемелер дәрігерлердің бақылауымен зерттеу және терапия үшін пайдаланды, екіншісі жеке пайдалануға арналған.
ReWalk экзоскелеті қандай да бір себептермен өз бетінше қозғала алмайтын науқастарға көмектеседі. Жүйе салмағы 2,3 кг «рюкзактан» тұрады, оның ішінде батарея мен Windows компьютері және жалпы салмағы 21 кг болатын «аяқтар». Батарея сыйымдылығы үш сағат үздіксіз жүруге жетеді, зарядтау үшін шамамен сегіз сағат қажет.
Тапсырыспен жасалған құрылғы үш режимде жұмыс істейді: ол адамды жүргенде, отырғанда және тұрғанда қолдайды. Кейбір пайдаланушылар жүйенің шамадан тыс салмағына және оның жоғары құнына шағымданады (АҚШ-та сақтандыру экзоскелет сатып алу құнын өтемейді).
ReWalk аналогы жоба болып табылады Indego, ол әлі сатып алушыларға қол жетімді емес және пайдаланылады зерттеу мақсаттарыжәне медициналық мекемелер. Оның сатылымы 2015 жылы басталуы мүмкін. Тірек-қимыл аппараты бұзылған адамдарды оңалтуға бағытталған басқа да жобалар бар.
2. Экзоскелет Рекс«Айқын – керемет» деп жіктеуге болады. Ол жиырылмайтын бұлшықеттерге күш беріп қана қоймайды, сонымен қатар ой арқылы басқарылады. Толығымен сал ауруына шалдыққан алғашқы жасанды тыныс алу аппаратына жатқызылған адам 2013 жылы ауруханаға жатқызылған 21 жастағы Роб Камм болды. көлік апаты. Бұрынғы спортшыберілмеді және белсенді өмір сүруді жалғастырды (өз мүмкіндіктеріне сәйкес). Нәтижесінде ол бірнеше дерлік тәуелсіз қадамдар жасай алды.
Экзоскелетті қозғалысқа келтіру үшін 79 электроды бар арнайы каска қолданылады, ол ми қызметінің көрсеткіштерін алып, оларды машинаға арналған командаларға айналдырады. Алғашқы қадамдар Робқа үлкен қиындықпен берілгені анық, бірақ қарастырылған жас жігітмүмкіндік оны толғандырады.
Барлығы 17 осындай механизм шығарылды. Олар тек медициналық мекемелерде ғана бар.
3. Адамның әмбебап жүк тасымалдаушысы (HULC)Оны Ekso Bionics әзірлейді (ол медициналық мақсаттағы жүйелерді де шығарады). Құрылғы әскери мақсатқа арналған және болашақта адамға салмағы шамамен 90 кг жүкті шамамен 20 км қашықтықта 16 км/сағ жылдамдықпен (бұл орташа жүгіру көрсеткішінен сәл төмен) тасымалдауға мүмкіндік береді. Ауыр заттарды көтеру және тасымалдау кезінде экзоскелет барлық жүктемені алады, әйтпесе оператордың жарақат алу қаупі бар.
Адамдар әрқашан өздерінен күштірек болуды армандаған. Ал кейбіреулері армандарын жүзеге асыруға тырысты.Осындай бірінші өнертабыс рычаг, кейін блок пен жүкті көтеруге арналған арқан болды. Осы қарапайым құрылғылардың көмегімен адам өз денесінен әлдеқайда ауыр жүкті көтере алады. Бірақ мен көбірек қалаймын. Мен оны блоктарсыз және арқансыз, рычагсыз, өз қолыммен қалаймын.
Жоқ. Әрине, сіз мұны өзіңіз жасай алмайсыз. Бірақ кез келген адам мұны экзоскелеттің көмегімен жасай алады.
Экзоскелет– бұл адам бұлшық еттерін күшейткіш, адамды сан есе күшті ететін нәрсе – мұндай машиналар армияда өте қажет.
Caterpillar P-5000 жаяу жүк тиегіш. «Бөтен» фильмінен кадр
Мұндай экзоскелеттегі бір солдат үш-төртеуін оңай алмастыра алады. Оның үстіне темір жұдырығын бір соққанда-ақ жаншып кетуі мүмкін кірпіш. Қарапайым дизайнды қолдануға болады өмір сүру жағдайларыауыр заттарды көтеруге арналған, сонымен қатар тірек-қимыл аппаратында проблемалары бар мүгедектер мен қарт адамдарға көмектесе алады. Егер қол жетімді, оңайлатылған экзоскелеттер сатылымда пайда болса, олар кедір-бұдыр жерлерде көптеген шақырымдарды жаяу жүруді ұнататын туристер арасында танымал болуы мүмкін.
Алғашқы экеоскелеттер кәдімгі балдақтар болды, бірақ бұл адамдар үшін жеткіліксіз болды. Олар адам мен машина арасында симбиоз жасағысы келді. Бізден күштірек болу арманы осы берілген бейнеге айналды оғаш атау- экзокепет,
SF. ЭКЗОСКЕЛЕТОНДАР
Экзоскелет алғаш рет ғылыми фантастикалық романдарда пайда болды. Осылайша, Иван Ефремов өзінің «Андромеда тұмандығы» (1957) романында ерекше «секіргіш қаңқаларды» енгізді. Жазушы оларды былай сипаттайды:
«Шығудағы әуе блоктарының кабинасында биологиялық скафандр мен «секіргіш скелеттер» алдын ала дайындалды - электр қозғалтқышы бар болат, былғарыдан жасалған рамалар, скафандрдың үстіне киілетін ауырлық күші жоғары жеке қозғалысқа арналған серіппелер мен амортизаторлар. »
Бірақ ол ғаламшардағы серуеннің өзін жоғары тартылыспен сипаттайды:
«Көп жаттығусыз өз денемді болат «қаңқа» тұтқаларының қозғалысымен үйлестіру өте қиын болды. Нәтижесінде серуендеу дүмпулер мен қатты сілкіністермен бірге жүрді. Тіпті қысқа жорықтан да адамдар мен Роберт Хайнлейн экзоскелетті әскери мақсатта пайдаланады.1959 жылы ол « Starship Troopers, (жазылғаннан кейін бір жыл өткен соң Гюго сыйлығын алған), онда адам кіріктірілген зымыран қозғалтқыштары арқылы жүгіре, секіре алатын, ұша алатын броньды скафандрды және басқа да пайдалы және соншалықты пайдалы емес заттарды көрсетеді.
1987 жылы Станислав Лем өзінің соңғы роман, содан кейін ол жазуды тоқтатты көркем әдебиетөмірінің қалған он тоғыз жылын философия мен әдеби сынға арнады.Роман «Фиаско» деп аталады, енді әңгіменің не туралы болғаны маңызды емес, басты тақырыбымыз – экзоскелеттер.
Бұл туралы Лем не жазады:
«Үлкен көліктер экзоскелет тұжырымдамасының іске асуына айналды. ол адамның жылуының сыртқы күшейткіші ретінде ХХ ғасырдың көптеген прототиптерінен белгілі болды. Өнертабыс әзірлеу сатысында қалды, өйткені оған жер бетінде қолдану болмаған. Бұл идея даму барысында қайта жанданды күн жүйесі. Жұмыс істеуге тиісті планеталарға, жергілікті міндеттер мен жағдайларға бейімделген машиналар пайда болды.... Үлкен кеме кенет қозғалыс жасай алмайды - теңізде крейсерді бірден тоқтата алмайтындай немесе кранның жебелерін айналдыра алмайтын сияқты. пропеллер сияқты...».
Әрине, жазушы аздап қателескен - сірә, экзоскелеттер Жерде қолданбасын тауып, бір күні ұялы телефондар сияқты қол жетімді болады.Экзоскелеттер тақырыбы ғылыми фантастикалық фильмдерде де кездеседі. Ержүрек Рипли жүк көтергіштің ішінде тұрған құбыжықпен күресетін Alien-ді бәрі есіне алады деп үміттенемін.
Егер сіз «Темір адам» (2008) фильмін алсаңыз, онда ол толығымен экзоскелет тақырыбына арналған.
Басқа мысалдарды келтіруге болады, бірақ әзірге біз жоғарыда айтылғандармен шектелеміз.
«Аватар» фильміндегі экзоскелет (2009)
Экзоскелет прототиптері қашан пайда болды? Олардың өмір сүруге құқығы бар ма? Неліктен осы ғажайып машиналардың, бұлшықеттеріміздің күшейткіштерінің нақты жұмыс істейтін үлгілері әлі жоқ? Енді осыны анықтауға тырысайық.
АЛҒАШҚЫ ЖҰТТЫРУ
Бірінші қарлығаш ебедейсіз бегемот болып шықты. Алғашқы жұмыс істейтін экзоскелетті General Electric ХХ ғасырдың алпысыншы жылдары жасаған. Бұл ауыр құрылым болды. Ер адамды мына болат станоктың ішіне орналастырған және үлкен темір шаянға ұқсайтын - ол өте баяу қозғалды, оператордың айла-шарғы жасаған екі үлкен шаян тырнақтары бұйрықтарға құлықсыз жауап берді және үлкен қиындықпен оларды бақылауда ұстады. гидравликалық тырнақтар гидравликаны жылжытатын сорғыларды білдіреді - қазірдің өзінде үлкен Hardiman, бұл құбыжық деп аталды, одан да үлкен перифериялық құрылғыларға - электр генераторларына және жеткілікті үлкен бөлме жабдықталған қосалқы жабдыққа тәуелді болды.
Hardiman экзоскелетінің дизайны оператордың күшін отыз есе арттыруы керек еді, яғни бір адам бүкіл жүк тиеушілер командасын алмастыра алады. Hardiman ішіндегі кем дегенде бір оператор теориялық тұрғыдан салмағы 1500 фунт болатын жүкті көтеруге қабілетті болды.Әскерилер бұл дамудан үлкен үміт күтті - Хардиман бомбалар мен зымырандарды тиеу кезінде ұшақ тасығыштарында өте пайдалы болады. Бірақ армандар әрқашан шындыққа айнала бермейді - заттар прототиптерден асып кетпеді. Экзоскелет дизайнында бірнеше елеулі кемшіліктер болды.
Біріншіден, ол тіпті дұрыс қозғала алмады тегіс бет- әр қадам сайын оператор осы машинаның салмағынан құлап, өлу қаупін тудырды. Хардиман адам сияқты жүруден үзілді-кесілді бас тартты, ал мұндай құдіретті темір адамды басқаруға аз қарапайым адамдар келіседі. Екінші кемшілік - жоспарланған 700 келіден Хардиман тек 300-ін ғана сығып алды, ал егер құрылымның салмағы екі есе көп деп есептесеңіз, оны рекорд деп атауға болмайды. 1970 жылға қарай олар жұмыс істеуге бір ғана тырнақ ала алды, бұл да онша саналмады жақсы нәтиже. Ал перифериялық жабдықтың вагоны мен шағын арбасын ескеретін болсақ, жоба мүлдем келешексіз болып көрінді. Қазірдің өзінде мұндай алыптар үшін портативті қуат көзіне балама әлі табылған жоқ.
Біз бірнеше жыл армандадық - бұл жеткілікті болды.1971 жылы Хардиман жобасы көрінетін даму перспективаларының болмауына байланысты тоқтап қалды.
Содан кейін «Бөтен» фильмінде лейтенант Рипли басқарған Caterpillar P-5000 жаяу тиегіші пайда болды. Бұл жоқ жүк тиегіш Hardiman негізінде жасалған. Бірақ фильмде электр кабельдері сахнаның артында қалып, машина толығымен автономды жүк көтергіш ретінде көрсетілді. Дәл General Electric шеберлері оны қалай жасағысы келді. Бірақ олар алмады.
Адамдар өздерін киборгқа айналдыруға тырысты; олар шынында да темір бұлшық еттерін иілуді және темір денесінің күшін сезінуді үйренгісі келді. Екі негізгі арман бар - ұшуды үйрену және піл сияқты күшті болу. Адамдар ұшуды парашют пен парапландардың көмегімен, яғни минимуммен айналысу арқылы үйренсе, күшті болу әлі мүмкін емес.
Тиімді экзоскелет жасауға бірнеше әрекеттен кейін ұзақ тыныштық болды. Тек анда-санда ғана ватман қағазының шеңберінен шықпайтын жобалар сырғып кетті, тек жақында ғана жұмыс істейтін модельдер пайда бола бастады. Қарапайым мүгедектерге қатысты скептицизм дерлік жариялануға дайын болса, әскери оқиғалармен бұл әлі де толық тоқтайды.
ҚАЗІРГІ ROBO XOS КИІМДЕРІ
2000 жылдан бастап бірнеше жыл бойы Сакрос робототехниканы дамыта отырып, микроэлектромеханикалық жүйелер саласында жұмыс істеді. 2007 жылы 12 қарашада оны АҚШ әскери департаментінің негізгі жеткізушісі американдық Raytheon компаниясы сатып алды. дамуды сіздің бақылауыңызға алу. Экзоскелеттерден басқа, Сакрос роботтық манекендерді әзірледі, сонымен қатар Юра паркі фильмі үшін динозаврларды жасады.
XOS экзоскелетінің көрсетілімі «Темір адам» фильмінің шығарылымына сәйкес келетін болса керек, тіпті Raytheon жарнамаларында осы фильмнің кадрлары бар. Атаудың бір түсініксіздігі бар - бұл экзоскелет барлық жерде XOS деп аталады - Raytheon-дан басқа барлық жерде. Шамасы, бұл ағылшын тіліндегі қысқартылған атау - Exosceleton.
Бұл робот осы түрдегі барлық басқалармен бірдей жұмыс істейді. Оның жазып алатын сенсорлары бар бұлшықет жиырылуыжәне сигналдарды қозғалтқыштарға жібереді. Сонымен қатар, қозғалтқыштар тез әрекет етеді, бірақ адам XOS-ға қысылды. әлі де қозғалыста аздап кешігуді сезінеді. Және - ең бастысы - экзоскелет адамның күшін жиырма есе арттырады. яғни адам 200 келі жүкті күш-жігерсіз көтере алады. Рас, оның мұндай жүкті арқасына көтере алмайтыны екіталай, бірақ ол бұл салмақты жерден көтере алады.
Әзірлеушілер бәсекелестерден қорқатын сияқты, ешқандай мәліметтер бермеді. Ал экзоскелет әлі толық жетілмеген, сондықтан I-ді белгілеуге әлі ерте.
Экзоскелет демонстрациясында осы костюмді киген оператор - немесе. дәлірек айтсақ, ол оған кірді - ол ештеңе істемеді! Ол тоқсан келі жүкті арқасына салып отжимание жасады, әртүрлі салмақтарды көтеріп, көлбеу жазықтықта жүрді, сонымен қатар шапшаң және дәл қимылдармен соққылы қапшықты соқты. Және мұның бәрін ол таңғы серуенге шыққандай оңай жасады.
Бастапқыда XOS әскери күштерге, яғни оқ-дәрілерді тиеуге, сондай-ақ соғыс қимылдарына қатысуға арналған. Дегенмен, Sarcos компаниясының директоры әрі жоба жетекшісі Стивен Джейкобсен өнертабыс жүк түсіру жұмыстарына ғана емес, мүмкіндігі шектеулі жандарға да көмек ретінде өз орнын табады деп үміттенеді.
Бұл экзоскелеттің бір үлкен проблемасы және басқалары - портативті қуат көзінің болмауы. Қосулы осы кезеңде XOS-ты тек қалың электр кабелі арқылы қосуға болатын жерлерде ғана пайдалануға болады. Бәлкім, әзірге бұл тек әскери оқ-дәрі қоймалары болады.
Болашақта, егер қуат мәселелері шешілсе, мұндай костюмдер құрышпен жабдықталуы мүмкін - және сіз нағыз «Темір адамды» аласыз. Дегенмен, соғыс ең көп емес Ең жақсы жолжаңа технологияларды қолдану. Бұл костюмдер ең алдымен бейбіт мақсатта қолданылады деп сенейік.
Кез келген өнертабыс, қаншалықты қайғылы естілсе де, алдымен әскери мақсатта қолдануды табады, содан кейін ғана оны бейбіт тұрғындар қолдана бастайды. Алғашқы тас балта алдымен жаудың бас сүйегін жарып шығу үшін қолданылған болса керек, содан кейін ғана олар от жағу үшін бұтақтарды шаба бастады. Атом алғаш рет Хиросимада сыналған. Бірақ олар мұны кейінірек бейбіт жасады.
11 ерекшелік бар болса да - мылтық бастапқыда ойын-сауық отшашуы үшін қолданылған, ол орта ғасырларда өлтіре бастады. Бірақ экзоскелеттер де ерекшелік емес. Бейбіт оқиғалар көп болғанымен, бәрі әскердің бұйрықтарынан басталды.
Біз екі экзоскелет туралы айттық. Бұл ешқашан ұшуды үйренбеген General Electric компаниясының алғашқы Хардиман қарлығашы және Sacros фирмасының XOS роботтық костюмі. Әзірге бұл көптеген кемшіліктері бар прототиптер, бірақ бір күні адамдар негізгі мәселелерді шешеді, сондықтан әлі бірде-бір армияда мұндай адам танктері жоқ. Енді экзоскелеттерді сынау сән көрсетіліміне ұқсайды және подиумда серуендеуден ары қарай жүрмейді. Бірақ, бәлкім, бірнеше жылдан кейін сарбаздар роботтық костюмдер кие алады.
ӘМБЕГІ ЖҮКТІҢ EXOSKELETON HULC
HULC аббревиатурасы адамның әмбебап жүк тасымалдаушысының экзоскелетін білдіреді.
Бастапқыда Калифорниялық Berkeley Bionics компаниясы осы экзоскелеттің прототипімен жұмыс істеді. Ол DARPA агенттігінің атынан әскери салаға жоғары технологияларды енгізу жобасы аясында жұмыс істеді. Олардың экзоқаңқасы BLEEX (Беркли төменгі аяғының экзоскелеті) деп аталды. Бірақ оларды әзірлегеннен кейін Lockheed Martin оларды сатып алды және кейбір өзгертулер енгізіп, BLEEX негізінде жаңа модель жасады - экзоскелет HULC.
2009 жылдың басында Флоридада армияның қысқы симпозиумы өтті. Ол Lockheed Martin компаниясының HULC қуат экзоскелетінің жаппай өндіріске дайын екенін көрсетеді. Америкалықтар арзан суреттерді жақсы көреді - сіз оны олардан ала алмайсыз. Егер Raytheon және Sacros компаниясының XOS экзоскелетінің көрсетілімі «Темір адам» фильмінің көрсетіліміне сәйкес келсе, онда HULC «Керемет Халк» фильміндегі кішкентай жасыл адаммен байланыстырылуы керек. Мені ең таң қалдырғаны – мұндай пиарды әлдебір ғажайып жобалар емес, байыпты әскери-өнеркәсіптік компаниялар жүргізеді. Жарайды, біз бұл туралы айтып отырған жоқпыз.
Экзоскелет үлгісі 1 сағат ішінде 90 кг-ға дейінгі жүкті орташа жылдамдығы 5 км/сағ дерлік және 16 км/сағ дейін қысқа мерзімді жеделдету мүмкіндігімен тасымалдауға мүмкіндік береді. Ол салмағы екі келі ғана болатын литий-полимерлі аккумулятордан қуат алады. HULC-ті басқа қуат көздерімен жабдықтау жоспарлануда: Lockheed Martin авиакеросинмен жұмыс істейтін дыбыссыз отын генераторын жасауда. Мұндай генератордан HULC костюмі бір жанармай құю кезінде 3 күнге дейін жұмыс істей алады, ал егер солдат күніне 8 сағат қозғалса.
Әзірге HULC костюмі - бұл күшті аяқтар мен күшті дене. Істер әлі нәтижеге жеткен жоқ. Бірақ бұған қарамастан. арнайы бекіту жүйесі қазірдің өзінде құрылды, ол сізге экзоскелетке қосымша жабдықты орнатуға мүмкіндік береді, мысалы, құрыш, әртүрлі сенсорлар немесе тіпті ауыр пулемет. Осының бәрі арқылы сарбаз тым ауыр салмақты сезбей, сабырлы қозғала алады.
HULC экзоскелеті - XOS роботтық костюмін жасаушылардың жұлдыруындағы сүйек. Біріншіден, оның салмағы небәрі 55 фунт, оны тез киюге, шешуге және шағын қорапта тасымалдауға болады. Екіншіден, HULC-ке қалың боа кабельдері қажет емес.Үшіншіден, жасаушылар батареялар бітсе де, HULC солдаттың қозғалуын және соққылар мен жүктемелерді өтеуді жеңілдетеді деп мәлімдейді, ал XOS экзоскелетіндегі адамға кесілген кабель зақымдалған резервуардағы цистерна жүргізушісіне ұқсайды, одан сырттан көмексіз шығу қиын болады.
БАЛЫҚТАР - РОБОБ СКУБА КОСТИМ
Көпшілігіміз су астында жүзгенді жақсы көреміз. Күшті түрлендіру үшін судың кедергісін жеңу үшін адамның көп күш жұмсайтынын бәрі біледі алға қозғалыс. Тиімділік, шынын айтқанда, жоқ - шамамен 3%. Аяқтарымызға қанаттар қою арқылы біз тиімділікті 10-15% дейін арттырамыз - бұл бәрі. Су астында жүзуді жеңілдету үшін, әрине, механикалық құрылғылар бар. Бірақ қазір олар толығымен өзекті емес. Олар ескірген. Егер кімде-кім «Алмас қол» фильмін көрген болса, кейіпкердің механикалық торпеданың көмегімен су астында жүзген эпизодын есіне алуы мүмкін, олар әлі де қолданылады, бірақ бұл заттар тым массивті және оңай анықталады.
XOS және HULC экзоскелеттері сынақтан өткеннен кейін. Америкалық әскерилер дәл сол роботтық костюм туралы ойлайды, бірақ тек аквалангтарға арналған. Өйткені, қауіпсіздік күштері көбінесе күтпеген жерден қонуға мәжбүр. Кейде мұны теңіз жағасында жасау өте ыңғайлы - тыныш және тыныш шығыңыз, аквалангтарды жасырыңыз және шабуыл жасаңыз! Бірақ егер адам су астында бір шақырымнан астам жүзген болса, онда қандай шабуыл бар, ол шаршады, оның күші жоқ - ешқандай дене жаттығулары көмектеспейді. Дәл осы жерде әскерилер ғалымдарға аквалангтарға арналған экзоскелет жасауды бұйырды.
POWERSWIM ЖӘНЕ БАЛЫҚТАР – СӨҢГІЗУШІЛЕРГЕ АРНАЛҒАН ЭКЗОСКЕЛЕТОНДАР
Адам және машина тану институтының зерттеушілері - Питер Нойхаус пен Джерри Праттқа экзоскелет жасаумен жұмыс істеу ұсынылды. Мәселе мынада. 2004 жылы адамдар мен жануарлардың моторлық функцияларының бұл мамандары су астында жүзуге арналған экзоскелеттің прототипін жасағанын - содан кейін олар әскери туралы ойламады және жасады. азаматтық үлгі. Идеясы өте қарапайым болды - жамбас пен балтырға шағын моторлар орнатылды, артқы жағында батарея орнатылған - аяқтар шаршамайды, бұлшықеттер тартылмайды және батарея біткенше, акваланг суда жүзе алады және жүзу.
PISCES - «Жүзуге арналған өнімділікті жақсартатын өзін-өзі басқаратын экзоскелет» - бұл ескі үлгі негізінде жасалған жаңа экзоскелеттің атауы. Тұжырымдама имитациялық физиологияға негізделген. Адамдар көбінесе жануарлардың қозғалыс режимдерін қабылдайды - бұл жолы зерттеушілер дельфиндер мен теңіз тасбақаларының қозғалысын көшірді. Айтпақшы, алғашқы әзірлемелердің бірі судағы қозғалыс әдісін пингвиндерден алды, ал экзоскелет пингвин қанаттарымен жабдықталған. Бірақ кейбір есептеулерден кейін дельфиндер мен тасбақалар әлі де жеңіске жетті - егер дельфиндер тек құйрықтарын пайдаланса.
Экзоскелет, торпедо сүйреткіштерден айырмашылығы, іс жүзінде үнсіз, сондықтан осындай роботтық костюм киген акваланг. анықтау өте қиын болады. Екіншіден, тек аяғымен («құйрық»)*) әрекет ету арқылы акваланг әртүрлі манипуляциялар үшін қолдарын толығымен босатады.
Қазірдің өзінде жұмыс істейтін модельдер бар, олар сынақтан өтіп жатыр және жақсы нәтижелер көрсетуде.Әрине, бәрі қорғаныс өнеркәсібіне кетеді, бірақ Питер Нойгаус болашақта мүгедектерге арналған экзоскелеттерді жасауға болатынына сенімді. БАЛЫҚТАР негізі.
JET MAN-PLANE EXO-WING
Сіз аңыздар мен ертегілерде естімейтін нәрсе. Ал ұшатын кілемдер мен Икар қанаттары. Ал америкалық Atair Aerospace компаниясы оны алып, рюкзактық ұшақ жасады. Іс жүзінде бұл компания жүктерді әуе көлігімен жеткізуге арналған жабдықты жасаумен және жасаумен айналысады. Парапланшылар мен парашюттер Atair Aerospace жұмысының бір қыры болып табылады. Парапланшылармен сайтқа жеткізілетін автомобильдер дамудың тағы бір кезеңі болып табылады.Сонымен, 2005 жылы компания жоспарланғаннан кейін парапландарды пайдаланып өздігінен көтеріле алатын «Химера» ұшатын көлігін көрсетті. Артқы жағына сақиналы қаптамаға байланған пропеллері бар қарапайым арба. Ал ауада ол 65 км/сағ жылдамдыққа жетеді.
Бірақ Atair Aerospace ұшатын көлікпен тоқтап қалмауға шешім қабылдады. Ол ұшатын адамдарды жасаумен жұмыс істей бастады. Және олар адам ұшағын алды. Нағыз қанаттары мен реактивті турбиналары бар нақты адам. EXO-Wing - бұл осылай аталады ұшақ. Бұл екі микротурбинасы бар қанаттарға ұқсайды. Бұл қанаттар Atair Aerospace әзірлеген жаңа буынның жоғары сапалы композиттік материалдарынан жасалған.
EXO-Wing салыстырмалы түрде жеңіл және оны арқаңызда рюкзак сияқты алып жүруге болады. Құрылғы адамға ауада сырғуға мүмкіндік береді. Біріншіден, ол әскерде қолданылып, содан кейін ғана азаматтық қажеттіліктерге жұмсалатын шығар. Бәлкім, фермерлер оны егістік алқаптарына химиялық заттар себу үшін пайдаланады.
ГРИФОН ПАРАШЮТ ЖҮЙЕСІ
ESG, Dragee Aerospace және SPELC0 үш компанияның неміс бірлескен кәсіпорны. Сондай-ақ FreeSky неміс компаниясы да адам-ұшағын жасаумен айналысты. Бұл жолы Gryphon аппараты онсыз болуы керек реактивті соққы. Өйткені, бұл компаниялар үнсіз жүйені әзірледі - бұл негізінен парашют, бірақ қарапайым емес. Ол көміртекті талшықтан жасалған және қанаттардың пішіні бар. Ол десантшының арқасына киіледі және ұшақтан секіруге арналған. Теориялық тұрғыдан ол десантшыларға 9 мың метр биіктіктен 200 шақырым қашықтыққа секіруге мүмкіндік беруі керек. Бұл өте ыңғайлы болар еді – заманауи парашюттер мен парапланшылардың мұндай резерві жоқ және қону кезінде ұшақ міндетті түрде байқалады, сондықтан кез келген қону операциясы ең басынан сәтсіз болады. Gryphon көмегімен бәрі оңайырақ болуы керек - ұшақ жау аумағына жетпей тұрып, шекараны үнсіз және байқалмай кесіп өтетін әскерлерді түсіреді.
Ұқсас жүйелер қазірдің өзінде қолданыста неміс әскері 2003 жылдан бері, бірақ бұл жеміс жарғанақтары өте алатын қашықтық 60 километрден аспайды. Қанаттарға реактивті қозғалтқыштар орнатыла бастаған сияқты, бұл ұзақ қашықтықты еңсеруге көмектеседі. Әзірге Грифонды қондыру үшін кәдімгі парашюттер пайдаланылады, бірақ парашютсіз қону әзірленуде. Мүмкін олар үшін бәрі жақсы болады.
РЕСЕЙНІҢ EXOSKELETON FIGHTER-21
Неге ресейлік әскерилер туралы бірнеше сөз айтпасқа? Өйткені, ол бір кездері ең қуатты мемлекеттердің бірінің ең қуатты әскерлерінің бірі болған.Өкінішке орай, қазір армияның қатары біршама өзгерді. Орыс әскері қазір дерлік айтылмайды. Ал жиырма жылға жуық қарулану жарысына ілесе алмаған ол қалай рейтингке ие болады? Яғни, ол қууды доғарған. Бес жылдан кейін бірге жүрді. Артта қалу. Иә, орыс әскеріжаңа технологияларды енгізу жағынан батыстықтардан кемінде бес жыл, тіпті одан да көп артта қалды.
Жоқ, бізде керемет тікұшақтар бар - «акулалар», «аллигаторлар» және т.б, және бізде тіпті болашаққа арналған кейбір әзірлемелер бар, бірақ жиырма жыл бойы мұның бәрі іс жүзінде тек әзірлемелер болып қала берді. Жоспар көп дегендей, мағынасы аз. Мен мұның неліктен болғанын білмеймін, мен мұны түсінбеймін, мен басқа нәрсе туралы айтып отырмын.
Жоқ, біздің әзірлеушілер де қырыққабат сорпасын ішпейді. Олардың қолынан бәрі келеді. Тек өте баяу. Жақында Ресей Қорғаныс министрлігі «Бос ұшқыш-21 н. Бұл нақты экзоскелет емес. Бұл экзоскелет элементтері бар жауынгерлік костюм, былайша айтқанда дұрысырақ болар еді. Олар бұл резервуардағы жұмысты 2015 жылы аяқтауды қалайтын сияқты, бірақ оның шын мәнінде қалай шығатыны белгісіз.
Бір жақсысы – Мәскеуде өткен «Интерполитекс-2009» қауіпсіздік жүйелерінің халықаралық көрмесінде жауынгерлік техниканың екінші буынын бүкіл әлемде тиімділік жағынан теңдесі жоқ екені айтылды. Уәде қуантады, бірақ дәл осы костюмдер болашақта бізді қуанта ма, белгісіз.
Айтпақшы, сол көрмеде бірінші буынның жауынгерлік техникасының жиынтығы (экзоскелет элементтері жоқ) батыс аналогтарынан басым екені айтылды. Бір өкініштісі, мұның бәрі тек тәжірибелік үлгі болып қалуы немесе аз мөлшерде шығарылуы мүмкін.Осындай үлкен мағынада бұл әзірлемелердің бәрі түкке тұрғысыз.
Жобаға шамамен 35 миллион доллар инвестиция құйылады. Бұл американдық әзірлемелердің құнынан әлдеқайда аз - олар мұндай жобаларға кемінде бір жарым миллиард доллар инвестициялайды.
Бұл кезеңде aBoets-2b жобасы туралы өте аз мәлімет бар және бұл таңқаларлық емес - әскерилер құпия жобалар туралы алдын ала сөйлеспейді.
Алайда бұған аз адам сенді. Біздің инженерлер қалыпты жұмыс істейтін экзоскелет жасай алады. Жоқ, олар жасайды, бірақ оны өндіріске енгізу екіталай. Нәтижесінде жағдай қайтадан «акуладағы» сияқты болады - бұл костюмдерді тек элиталық бөлімшелер пайдалана алады, тіпті ол бәріне жеткіліксіз болады. Біз осылай өмір сүреміз.
«Ғылым және технология» 2012 ж
Қолданылған экзоскелеттер туралы жазу туралы өтініш (немесе сұрақ) болды.
Экзоскелет дегеніміз не? Бұл кадрдың арқасында адамның күшін арттыратын «сыртқы қаңқа». Ол қозғалыстар кезінде күшті пропорционалды арттыруға мүмкіндік беретін биомеханиканы ұстануы керек. Экзоскелеттерді қолдану салаларының арасында әскери істер, ауыл шаруашылығыжәне медицина.
Мен медицина саласындағы осындай жаңалықтар туралы ақпарат сұраймын.
Бірінші экзоскелет
Біріншіден, кішкене тарих. Көптеген өнертабыстар сияқты, экзоскелет бізге әскери саладан келді. Бірінші мысалды 1960 жылдары General Electric және АҚШ армиясы әзірледі. Әсерлі көрінеді, солай емес пе? Ол төрт жарым келі салмақты 110 келіге айналдырды.Бірақ оның екі кемшілігі болды: салмағы 680 кг және қимыл-қозғалысын адамның қозғалысымен салыстыру мүмкін емес. Яғни, ол кері байланысқозғалыс басталғаннан кейін мен оны адамнан алған жоқпын.
Содан кейін әскерге арналған экзоскелеттер бірнеше рет әзірленді. Өйткені, олар бір сарбаздың жүк көтеру қабілетін айтарлықтай арттыра алады, сонда ол полкке өзімен бірге үлкенірек пулемет пен техниканы ала алады.
Олардың күшін арттыру кімге керек? Тым аз болғандар үшін. Сал ауруына шалдыққан, өз бетімен жүре алмайтындар үшін. Оларға осындай жобалар көмектесе алады.
Медбикеге арналған экзоскелет
Жапондықтар болмаса, қарттарға күтім жасау үшін экзоскелеттерді кім ойлап табуы керек? Тек осы жағдайда ғана науқастарды көтеріп, ауыстыруға тура келетін жастарды – медбикелерді алаңдатады. Мұндай экзоскелеттің мақсаты, мысалы, Ribo роботы, ауысу.Power Assist Suit Жапонияда 1990 жылдары ұсынылды.
Кейінірек Жапонияда экзоскелеттік киберкостюм HAL пайда болды. Бастапқыда ол науқастарды көтеру және жылжыту үшін арнайы жасалған. Сонымен қатар, ол қарттар мен мүгедектердің өз бетінше қозғалуына көмектесетін.
ReWalk
АҚШ-тың Азық-түлік және дәрі-дәрмек басқармасы жұлын жарақаттары бар науқастарды қалпына келтіруге арналған алғашқы экзоскелетті осы жазда ғана тіркеді.Израильдік әзірлеушілерден шыққан ReWalk-те қол сағаты тәрізді қашықтан басқару құралы бар. Қосымша тұрақтылық үшін балдақтарды қолданған дұрыс. Менің ойымша, креслода отырғаннан бәрі жақсы.
Бір-екі жыл бұрын бұл костюм сал ауруына шалдыққан әйелге марафонды аяқтауға көмектесті.
ExoAtlet
ExoAtlet - бұл ресейлік әзірлеме. Ол «төменгі аяғындағы тірек-қозғалыс функциялары бұзылған науқастың вертикализациясы мен жүруіне» арналған.Бұрын өнеркәсіптік масштабӨндіріс әлі де алыс, бірақ Интернеттегі ақпаратқа қарағанда прототип қазірдің өзінде жұмыс істеп тұр. Егер сізде осы тақырып бойынша қосылатын нәрсе болса, түсініктемелерде немесе жеке хабарламаларда жазыңыз.
Жұмсақ экзоскелеттер
Адам аяғының биомеханикасын қайталайтын икемді экзоскелет осы саладағы перспективалы бағыт болуы мүмкін. Өйткені, аяқтың айналасындағы бездер маневрлік жағынан дененің сау бөліктерінен анық төмен.Бірнеше университеттер мен киілетін сенсорларды әзірлеуші BioScience бұл «қабатты» жасанды бұлшықеттермен, сенсорлармен және бағдарламалық қамтамасыз етумен әзірлеуде. Мұнда жасанды сіңірлерді де, аяқтың сыртынан созылған жасанды бұлшықеттерді де көруге болады.
Үлкен қиындық дәл икемділікте жатыр: сондықтан басқару әдістері, яғни сенсорлар, әсіресе дәл болуы керек.
Мұндай құрал-жабдық тек аяқ пен сирақтың қозғалғыштығы бұзылған адамдарға ғана емес (әзірше ол жерде тек құрылғы жұмыс істейді), бірақ болашақта оны басқа салаларда - мысалы, қолдарда қолдануға болады.
Бұл бейне жасанды бұлшықеттерді анық көрсетеді, сонымен қатар осы жұмсақ экзоскелетте қолданылатын сенсорларды көрсетеді.
3D басып шығару
Медицинадағы 3D принтерлер өте пайдалы болуы мүмкін. Олар белінен төмен сал болып қалған Аманда Бокстелге қалай көмектесті. 3D Systems мамандары оның денесін сканерлеп, EksoBionics компаниясымен бірге осы экзоскелетті басып шығарды.
Менің ойымша, бұл керемет керемет - кейін ұзақ жылдар бойыжүре алмау және аяққа тұру.
Робозюит және футбол
Джулиано Пинто 2014 жылғы футболдан әлем чемпионатының ашылуында доп тепті. Ештеңе қызық емес сияқты болды – тепкілеп, тепті. Бірақ ол мүлдем сал, мына 29 жастағы жігіт. Ол экзоскелетті қашықтан басқару пульті немесе өз аяқтарының көмегімен емес, өз миының көмегімен басқарды, онда кем дегенде қозғалыс мүмкіндігі сақталды.Бұл экзоскелеттің жасаушысы - бразилиялық Мигель Николезис. Ел үкіметі оған 14 миллион доллар бөлді, бұл онша көп емес жоғары сома, АҚШ-тағы ұқсас жобаларға қанша жұмсалатынымен салыстырғанда.
Нейрокері байланыс протездеу мен экзоскелеттердің болашағы бола ма? Бұл бағыттағы жұмысты жан түршігерлік күшпен жүргізу керек екені маған түсінікті сияқты. Бірақ ол үшін инвестиция тарту керек.
Экзоскелет - адамға нағыз фантастикалық әрекеттерді орындауға мүмкіндік беретін сыртқы жақтау: гір көтеру, ұшу, үлкен жылдамдықпен жүгіру, алып секірулер және т.б. Ал мұндай құрылғылар тек басты кейіпкерлерде ғана бар деп ойласаңыз» Темір адам» немесе «Аватар», онда сіз қатты қателесесіз. Олар өткен ғасырдың 60-шы жылдарынан бастап адамзатқа қол жетімді болды; оның үстіне сіз өз қолыңызбен экзоскелет құрастыруды үйренуге болады! Дегенмен, ең алдымен.
Экзоскелет: кіріспе
Бүгін сіз өзіңізге экзоскелетті оңай сатып ала аласыз - ұқсас өнімдерді Ekso Bionics және Hybrid Assistive Limb (Жапония), Indego (АҚШ), ReWalk (Израиль) шығарады. Бірақ қосымша 75-120 мың еуро болса ғана. Ресейде қазір тек медициналық экзоскелеттер шығарылады. Оларды Exoatlet компаниясы әзірлеп, шығарады.
General Electric және Америка Құрама Штаттарының әскери корпорацияларының ғалымдары өткен ғасырдың алпысыншы жылдары өз қолдарымен алғашқы экзоскелет жасады. Ол Хардиман деп аталды және максималды 110 кг жүкті ауаға еркін көтере алды. Бұл құрылғыны киген адам 4,5 кг көтергендей жүктемені бастан кешірді! Барлық 680 келі салмақты тек Хардиманның өзі көтерді. Сондықтан оған сұраныс көп болмады.
Барлық экзоскелеттер үш түрге бөлінеді:
- аяқтар үшін.
толығымен роботталған;
Заманауи роботтық костюмдердің салмағы 5-тен 30 кг-ға дейін немесе одан да көп. Олар белсенді немесе пассивті болуы мүмкін (тек оператордың бұйрығымен жұмыс істейді). Мақсаты бойынша экзоскелеттер әскери, медициналық, өндірістік және ғарыштық болып бөлінеді. Олардың ең көрнектілерін қарастырайық.
Біздің заманымыздың ең әсерлі экзоскелеттері
Әрине, жақын арада мұндай экзоскелеттерді үйде өз қолыңызбен құрастыру мүмкін емес, бірақ олармен танысқан жөн:
- DM (Армандар машинасы). Бұл оператордың дауысымен басқарылатын толық автоматты гидравликалық экзоскелет. Құрылғының салмағы 21 кг және салмағы жүз салмаққа дейінгі адамды көтере алады. Әзірге ол орталық жүйке жүйесінің немесе басқа жүйке-бұлшықет ауруларының салдарынан жүре алмайтын науқастарды сауықтыру үшін қолданылады. Шамамен құны 7 миллион рубльді құрайды.
- Exo GT. Бұл экзоскелеттің миссиясы бұрынғымен бірдей - бұл аяқтың моторлық функцияларының патологиясы бар адамдарға көмектеседі. Сипаттамалары алдыңғыға ұқсас, бағасы - 7,5 миллион рубль.
- ReWalk. Параплегиямен ауыратын адамдарға тағы да қозғалыс беруге шақырды. Құрылғының салмағы 25 кг және зарядсыз 3 сағат жұмыс істей алады. Экзоскелет Еуропа мен АҚШ-та 3,5 миллион рубльге баламалы сомаға қол жетімді.
- REX. Бүгінде бұл құрылғыны Ресейде 9 миллион рубльге сатып алуға болады. Экзоскелет аяғы сал ауруына шалдыққан адамдарға тәуелсіз жүруді ғана емес, сонымен қатар тұру/отыру, айналу, айда жүру, баспалдақпен түсу және т.б. REX джойстик арқылы басқарылады және күні бойы зарядсыз жұмыс істей алады.
- HAL (гибридті көмекші аяқ). Екі нұсқасы бар - қолдар үшін және қолдар/аяқтар/торс үшін. Бұл өнертабыс операторға адам шегінен 5 есе ауыр салмақты көтеруге мүмкіндік береді. Ол сал ауруына шалдыққан адамдарды сауықтыру үшін де қолданылады. Бұл экзоскелеттің салмағы небәрі 12 кг, оның зарядталуы 1,0-1,5 сағатқа жетеді.
Өзіңіздің экзоскелетіңізді қалай жасауға болады: Джеймс Хэксмит Хобсон
Алдымен және сау болыңыз жалғыз адамЗертхана сыртында экзоскелет құрастыра алған адам - канадалық инженер Джеймс Хобсон. Өнертапқыш 78 келілік шлакоблоктарды ауаға еркін көтеруге мүмкіндік беретін құрылғы құрастырған. Оның экзоқаңқасы компрессор арқылы энергиямен қамтамасыз етілетін пневматикалық цилиндрлерде жұмыс істейді, ал құрылғы қашықтан басқару пульті арқылы басқарылады.
Канадалық өз өнертабысын құпия сақтамайды. Сіз оның үлгісі бойынша өз қолыңызбен экзоскелет құрастыруды инженердің веб-сайтында және оның YouTube арнасында біле аласыз. Дегенмен, мұндай экзоскелет көтеретін салмақ оператордың омыртқасына ғана түсетінін есте сақтаңыз.
DIY экзоскелет: дөрекі диаграмма
Үйде экзоскелетті оңай жинауға арналған егжей-тегжейлі нұсқаулар жоқ. Дегенмен, ол мыналарды талап ететіні анық:
- беріктігі мен қозғалғыштығымен сипатталатын жақтау;
- гидравликалық поршеньдер;
- қысым камералары;
- вакуумдық сорғылар;
- нәр беруші;
- жоғары қысымға төтеп бере алатын берік құбырлар;
- басқаруға арналған компьютер;
- сенсорлар;
- үшін сенсорлардан ақпаратты жіберуге және түрлендіруге мүмкіндік беретін бағдарламалық қамтамасыз ету талап етілетін жұмысклапандар
Бұл композиция шамамен қалай жұмыс істейді:
- Бір сорғы жүйедегі қысымды арттыруы керек, екіншісі оны азайтуы керек.
- Клапандардың жұмысы қысым камераларындағы қысымға байланысты, олардың жоғарылауы/азаюы жүйені басқарады.
- Датчиктердің орналасуы (аяқ-қолдардың қозғалысына қарсы): алты - қол, төрт - арқа, үш - аяқ, екі аяқ (барлығы 30-дан астам).
- Компьютерлік бағдарламалық қамтамасыз ету сенсорларға қысымды жоюы керек.
- Датчик сигналдарын шартты (егер шартсыз сенсор бастан кешіретін қысым туралы «сөйлемесе» олардан алынған ақпарат пайдалы) және шартсыз деп бөлу керек. Бұл элементтердің шарттылығын/шартсыздығын, мысалы, акселерометр арқылы анықтауға болады.
- Экзоскелеттің қолдары жарақаттанудың алдын алу және қосымша күш беру үшін оператордың білегінен бөлінген үш саусақты.
- Қуат көзі экзоскелет құрастырудан және сынақтан өткеннен кейін таңдалады.
Әзірге тек оңалту саласында ғана олар біздің өмірімізге еніп жатыр. Зертханадан тыс мұндай құрылғыны құрастыруға қабілетті өнертапқыштар пайда болуда. Жақын арада кез келген мектеп оқушысы Сталкер экзоқаңқасын өз қолымен құрастыра алуы әбден мүмкін. Қазірдің өзінде мұндай жүйелердің болашақ екенін болжауға болады.
Жаңа заманауи технологияларөмірімізді толтырады таңғажайып өнертабыстаржәне гаджеттер. Күн сайын біз бұрын ғылыми фантастикадан басқа ештеңе саналмайтын тұрмыстық техниканы қолданамыз. Ғаламтор, смартфондар, сенсорлар мен автопилотпен толтырылған көліктер - бізге таныс және өмірімізді жарқын ететін заттар мен құбылыстар. Әскери өнеркәсіп адамзат эволюциясының технологиялық прогресін басқарады екен. Мысалы, микротолқынды пеш алдымен әскерилер үшін қол жетімді болды, содан кейін бейбіт тұрғындарпланеталар. Біздің өмірімізге спутниктер, компьютерлер және тағы басқалар енді. Жақында әскери экзоскелет бізге қол жетімді болады.
Біз не туралы айтып отырмыз?
Соңғы абзацты оқығаннан кейін көптеген адамдар «экзоскелет» деген сөзге таң қалды немесе тіпті қорқып кетті. Дүрбелең емес, оны анықтап, бұл қандай «аң» екенін және не үшін қажет екенін шешейік.
Экзоскелет - биомеханика сияқты ғылым саласындағы ғалымдардың соңғы бірегей әзірлемесі. Технология пішінде жасалған сыртқы жүйеадамның немесе андроид роботының бұлшықет күшін арттыруға арналған кадрлар. Бұл термин биологиядан алынған. Бұл омыртқасыз организмдердің беткей қаңқасына жатады. Болашақта мұндай технология адам өміріндегі, сондай-ақ механизмдерді пайдаланудағы физикалық шектеулерді жояды. Әскери технологиялар мен оның қажеттіліктері тағы да барлық күткеннен асып түсті. Олар 5-6 жылдан кейін Ресей Федерациясының Қорғаныс министрлігінде арнайы мақсаттағы техника болады дейді.
Сіз экзоскелеттерді дамыту Қорғаныс министрлігінің мүдделі саласы екенін түсіндіңіз және болжадыңыз. Өйткені, мұндай даму жауынгердің мүмкіндіктері мен физикалық мүмкіндіктерін арттырады. Болашақта олар бұл технологияларды ғарыш аппараттарында, сондай-ақ зерттеу үшін экстремалды тереңдікке сүңгуге арналған машиналарда қолданғысы келеді.
Мұның бәрі қалай басталды?
Әскери экзоскелет әдеттегідей болды қиял әлемі. Біз мұндай құрылғыларды бейне ойындарда, фильмдерде және мультфильмдерде көрдік, бірақ бұл «костюмдер» жақында ғана әзірленді. Ең бірінші американдық әскери технологиялар әлемге ХХ ғасырдың 60-жылдарында енгізілді. Бірақ оның ауыр және қозғалмайтындығы сонша, оны нақты пайдалану мүмкіндігін жоққа шығаруға тура келді. General Electric және United States Military оң нәтижелерге қол жеткізбей жобаны жапты. Жақында сәтті қолданылған үлгілер пайда болды. Ресейде жасалған экзоскелет өзін жақсы жағынан көрсетті. Басқа елдер де костюмдер жасауда: АҚШ, Израиль, Жапония. Бұл дамуда қандай күштер бір-бірімен бәсекелеседі деп ойлайсыз? «Әскери экзоскелет» атауына ие болу құрметі осы уақытқа дейін АҚШ пен Ресей Федерациясының әзірлемелеріне берілді!
"Экзозуит" бүгін
Экзоскелет әртүрлі ойындарда кездеседі: «Stalker», «Warface», «Starcraft», «Crisis» және т.б. Бірақ шын мәнінде бұл костюмдер енді ғана әзірленуде. Біздің елімізде бұл жаңа өнімді ExoAtlet логотипімен Мәскеу мемлекеттік университетінің Механика ғылыми-зерттеу институты жасауда. Америкада екі көлік қатар әзірленуде: Locked Martin компаниясының жеңіл жеңіл жаяу әскері «Hulk» және Raytheon өндірушісінің көп мақсатты ауыр «XOS-2».
Әзірлеу туралы ақпараттың үлкен көлемі жабық. Бірақ біздің елдегі адам биомеханикасы құрылғыны ашық нарыққа шығарғысы келеді. Жақында медициналық мақсаттағы қаңқа пайда болады.
Медициналық экзоскелет
Ресейде жасалған жүйелерді медицинада қолдану жоспарлануда. Бұл мүгедектер арбасына таңылған адамдардың мүмкіндіктерін кеңейтеді. Адам биомеханикасы мұндай құрылғыларды оңалту процесіне енгізуге тырысады. Олар бір уақытта бірнеше функцияларды орындайды:
- мүгедектер арбасын алмастырушы;
- тірек-қимыл аппараты аурулары бар адамдарға арналған тренажер;
- әлеуметтік және эмоционалдық оңалту құралы.
Мұндай технологияның иесі өздігінен қозғала алады және тіпті «төменнен жоғарыға» қарау мәселесінен арыла алады.
Костюмнің авариялық-құтқару нұсқасы
Әскери экзоскелет бірнеше мәселелерді шешуге арналған:
- ұзақ қашықтыққа адам үшін өте ауыр жүктерді тасымалдау;
- аумақты миналардан тазарту;
- терроризмге қарсы операцияларға қатысу;
- техногендік апаттар мен табиғи апаттардың зардаптарын жою;
- қираулар мен үйінділерді талдау;
- құтқарушының тыныс алу аппаратындағы ауаның берілуі шектелген кезде өрттерді сөндіру және т.б.
Қазіргі суперқаһарман костюмі дегеніміз не?
Ресейде жасалған экзоскелет иесінің артқы жағында орналасқан жақтау түрінде жасалған. Сондай-ақ дененің бір жағында қол мен аяққа арналған екі тірек бар. Құрылғының қол қызметін атқаратын аяқ-қолдары жоқ. Отандық даму шетелдегі аналогынан ерекшеленеді. Біздің құрылғы табиғатта пассивті. Ол серволармен жабдықталмаған, яғни қозғалыс құрылғы иесінің бұлшықет күші арқасында жүзеге асырылады.
Бірақ халықаралық қоғамдастық американдық тұрғыдан біздің дамуымыз әлдеқайда перспективалы деп санайды жаппай қолдану. «ExoAtlet» жауынгерге салмағы шамамен жүз килограмм жүкті көтеруге мүмкіндік береді. Барлық мәселе жақтаудағы салмақтың дұрыс бөлінгендігінде. Мұндай шешім экзоскелеттерді өндіру құнын ондаған есеге азайтады, бұл жабдықтауға мүмкіндік береді. үлкен мөлшеркүрескерлер.
Шетелдегі баламасы
Американың дамуына көптеген электроника мен батареялар салынды. Жоғары бағадан басқа, батыс дизайнында тағы бір мәселе бар - автономия. Инженерлер жүйенің 72 сағат жұмыс істеуіне кепілдік берді. Бірақ көп ұзамай қуат блогын (батареяны) зарядтау немесе ауыстыру туралы сұрақ туындайды, себебі в дала жағдайларыБұл өте қиын және кейде мүмкін емес!
Сыншылар американдық HULK-тың тағы бір проблемасын көрді. Егер құрылым босатылып, энергия ресурсын қалпына келтіруге мүмкіндік болмаса, солдат не істеу керек? Дизайнерлер бұл жағдайдың мүлде проблема емес екенін алға тартады. Бұл әскери роботтарды оңай бүктеуге болады, оларды рюкзактардың бір түріне айналдырады. Бірақ мұндай роботтың салмағы шамамен 25 кг. Сонымен, қорғаушы не істеу керек: қымбат әзірлемеден бас тарту керек пе немесе сол 100 кг жүкті есептемегенде, тағы 25 кг артық салмақты көтеру керек пе?
HULC техникалық қызмет көрсету мүмкіндігі
Далалық жағдайларда бұл жабдықтың сенімділігі мен жөндеуге қабілеттілігі де көптеген сұрақтарды тудырады. Әскери техника үшін бұл параметрлер өте маңызды. Мысалы, атыс қаруы жағымсыз факторларға төтеп берген жағдайда тиімді болады, ал сарбаз оларды операция кезінде импровизацияланған құралдармен жөндей алады. Америкалық әріптестің қорғалмаған электроникасы аяз немесе шаң жағдайында қалай әрекет ететіні белгісіз. Осындай «затпен» жауынгерді өшіру үшін құрылымдық, қуатты немесе гидравликалық элементке атыс қаруын ату жеткілікті. Нәтижесінде суперкостюм ауыр балластқа айналады. Технологиялық күрделіліктің жоғарылауына байланысты мұндай нәрсені далада жөндеу мүмкін емес.
Орыс экзоскелет
Отандық нұсқада электрмен жабдықтауда проблемалар жоқ. Біздің «ExoAtlet» жауынгердің физикалық мүмкіндіктерімен ғана шектеледі. Құрылғы жауынгерді физикалық стресстен арылтпайды, бірақ оған 100 кг-ға дейін техника мен қаруды алып жүруге мүмкіндік береді. Біздің дамуымыз ауыртпалық көтермейді, ол адамға осы функцияны орындауға көмектеседі. Әскери жетістіктер ерекше. Инженерлер ExoAtlet салмағы небәрі 12 кг болатынын қамтамасыз етті. Бұл оның артықшылықтарының бірі. Өйткені, ұрыс жағдайында әрбір грамм маңызды. Біз мұны түсінуіміз керек Артық салмақжауынгердің белсенділігін бәсеңдетеді. Бұл жауынгердің тиімділігіне теріс әсер етеді. Және мұндай дизайнның қарапайымдылығы - бұл айқын плюс.
ExoAtlet-тің әскери мақсатта қолданылуы гидравлика мен электрониканың жоқтығына байланысты. Құрылғы қарапайым және жеңіл металл құрылымы болып табылады. Ақыр соңында, жабдық неғұрлым қарапайым болса, соғұрлым оған жағымсыз факторлар әсер етеді, мейлі ол бұзылу немесе қатал климаттық жағдайлар. Жөндеу жұмыстары да әлдеқайда жеңіл болады. Біздің әзірлеушілер іс жүзінде ешнәрсеге зақым келтірмейтін қаңқаны жасады. Ал шайқаста механиканы қалпына келтіру электроникаға қарағанда әлдеқайда оңай. Осы факторларға байланысты ішкі дамуБатыс аналогтарынан әлдеқайда сенімді.
Қарапайым тілмен айтқанда, жақын арада еліміздің қорғанысында қарапайым және үнемді әскери роботтар пайда болады. Бұл арада батыстық дизайнерлер бастарын тырнап жүр. Олардан өту керек ұзақ жолсіздің миыңыздағы өзгертулер мен жақсартулар. Жақында HULC армия сынақтарына қатысты, бірақ, өкінішке орай, нәтижелер көңілсіз болды. Сондықтан Америка Құрама Штаттарының әскери жастары жақын арада иықтарында экзозуды көрмейді.
«ExoAtlet» құрылу тарихы
- 2011 ж. – ММУ ғалымдары Төтенше жағдайлар министрлігінің қаңқаны әзірлеу жөніндегі тендерін жеңіп алды. Одан кейінгі жылдары команда пассивті және белсенді құрылғыларды жасайды. Пассивті оттан қорықпады, салмағы 12 кг болды және 100 кг-ға дейін салмақты көтерді. Белсенді жауынгерге 200 кг салмақты көтеруге мүмкіндік берді.
- 2013 - ғалымдар тобы ExoAtleta-ны медициналық мақсатта әзірлеу үшін бөлінді. Олардың ұраны нағыз адамдар экзоскелеттерде жүреді.
- 2014 жыл – Мәскеу мемлекеттік университетінің ғылыми-зерттеу институты Бас жүлдені Startup Village-ден алды. Команда Сколково қаласының тұрғыны болды, сонымен қатар S Generation байқауының үздік бес финалистінің қатарына енді және робототехника бойынша Сочи Олимпиадасында бақ сынады. Келесі кезекте Сингапурдағы дамудың тұсаукесері және елдің бас реабилитологымен келіссөздер жүргізілді.
- 2015 - алғашқы сатылымдар. Архангель облысызерттеулер мен сынақтар үшін 6 костюм сатып алды. Сол жылы Таяу Шығысқа алғашқы сапары болды. Қазанда өткен X венчурлық жәрмеңкеде команда жоғары технологиялар санатында бірінші орынға ие болды.
- 2016 - ExoAtlet Атлант мұхитынан өтіп, Америка мен Азия нарықтарын жаулап алды. Қаңқа жасаушылар осы жылды сигналдық тапаншадан атумен байланыстырады. Ресейде құрылғылардың сатылымы басталып, елеулі клиникалық зерттеулер де басталып жатыр.
Үйдегі «ExoAtlet».
Біздің «Спортшы» иесінің жүрісін толығымен қайталайтындай етіп жасалған. Бірақ бұл процесс иесінің қатысуынсыз жүзеге асырылады дегенді білдірмейді. Бұл қозғалысты велосипед тебумен салыстыруға болады. Адам басқару элементтеріне үйренуі керек. Мұндай жабдықпен тепе-теңдікті сақтауды және бірінші қадамдарды бірінен соң бірін жасауды қайта үйрену керек. Бұл процесс бірнеше сағаттан бірнеше күнге дейін созылады. Экзоскелетті басқаруды үйрену процедурасы құрылғы иесінің жеке параметрлеріне сәйкес келетін клиникада өтеді:
- жамбас ені;
- артқы биіктігі;
- аяқтардың ұзындығы мен пропорциясы.
Әрине, бәрі дәрігердің бақылауымен өтеді, ол әрбір жаттығу алдында денені толық тексереді. Содан кейін пациент үйде оқыту және оңалту жүргізуге құқылы, бірақ қайтадан бақылауда. Робот телеметриялық деректерді жазып, бақылау орталығына жібереді.
Егер жұлын салыстырмалы түрде жақында зақымдалған болса, онда мүгедектіктен құтылуға мүмкіндік бар. Бірақ бұл «алтын сағат» ұзаққа бармайды. Науқас неғұрлым тезірек орнынан тұрып, ExoAtlet көмегімен алғашқы қадамды жасаса, оның мотор функцияларын қалпына келтіру және қалыпты өмірге оралу мүмкіндігі соғұрлым жоғары болады. Бірақ оңалту процесі әркім үшін әр түрлі және зардап шеккен адамның өмірлік ресурстарына байланысты екенін есте ұстаған жөн.
Қозғалтқыш функцияларын толық жоғалтқан жағдайда ExoAtlet мүгедектер арбасын ішінара алмастыратын болады. Түсіну керек, сіз костюмде күн өткізе алмайсыз, өйткені бұл оңалту құралы. Костюмдегі күнделікті жаттығулар бірден үш физиотерапевті алмастырады, сонымен қатар сал ауруына шалдыққан науқастардың өмір сапасын түбегейлі өзгертеді. Экзоскелет адамдарға серуендеуге көмектеседі. Жаяу жүру өкпенің вентиляциясын айтарлықтай жақсартуға әкеледі, артериялық қысымқалыпты жағдайға оралады, буындардың қозғалғыштығы артады, зәр шығару жолдарының инфекциялары жойылады, ішкі ағзалар мен бұлшықеттердің тамақтануы қалпына келеді, ішек қызметі жақсарады. Мұның бәрі физиологиялық әсер.
Мүмкіндігі шектеулі адамның өміріндегі эмоционалдық және психологиялық аспектілердің маңыздылығы кем емес. ExoAtlet қолданбасын қолданғанда сал ауруына шалдыққан адамдар өздерінің көңіл-күйлері мен қоршаған әлемге деген көзқарастарының жақсарғанын байқады. Олардың өмірі түстерге, жағымды әсерлерге және эмоцияларға толы бола бастады. Олар жаңа күшке ие болады. Енді олар айналасындағы адамдармен тең дәрежеде сөйлесе алады. ExoAtlet ұшқыштарының көз алдында от пен өмірге деген қызығушылық пайда болады. Артында электроника мен аккумулятор емес, технологиялық дамыған қос қанат бар дейді.
Жапондық ХАЛ
Күншығыс елінде адам биомеханикасы бір орында тұрмайды. Жапондық тәжірибелік зертхананың ғалымдары гибридті көмекші мүше жасап шығарды. Бүгінде аралда оны адамдар пайдаланады мүгедектік. Бұл костюмді әзірлеу және жетілдіру Цукубина университетінде 20 жыл бойы өтті! Бүгінде жапондықтар HAL технологиясын медицинаға белсенді түрде енгізуде. Cyberdyne (экзоскелет құқығының иесі) үш жүзден астам дананы жалға алды. 2013 жылы өнертабыс пайдаланудағы қауіпсіздік сертификатын алды. Бұл факт құрылғының әлемдік нарыққа шығуына жол ашты, сонымен қатар оның сенімділігін растады.
HAL-5 модификациясының иесі табиғи жағдайда максималды жүктемеден бес есе асатын заттар мен заттарды көтеріп, жылжыта алады. Технологиялар мен роботтар әлеміндегі бұл бұрылыс құтқарушылар мен әртүрлі зардаптарды жоюшылардың жұмысын айтарлықтай жеңілдетеді. Бірақ бұл өзгерту әлі жүзеге асырылған жоқ.
Қорытынды
Біз бұған дейін кинодағы фантастикалық өзгерістерді көрдік. Біз ойындарда экзоскелетті көрдік («Stalker»), бірақ мұндай технологиялар жақын арада қолжетімді болады деп ойлаған да жоқпыз. қарапайым адамға. 2017 жылы костюмді ой күшімен басқару саласында белсенді сынақтар жүргізілуде. Енді ғалымдарымыз операциялық жүйені оператордың енгізуін бірден оқуға үйретуі керек. Батарея автономиясының мәселелері біртіндеп шешілуде, өйткені Ресей Қорғаныс министрлігі мұндай құрылғыларды 2020 жылдың басында сатып алуды жоспарлап отыр. Жарқын бастарымызды Мәскеу мемлекеттік университетінің механика ғылыми-зерттеу институтында ғана күтуге болады.
Бүгінгі күні Ресейде ұқсас өнімдер нарығы жоқ. Біз оны әлі құруымыз керек. Инженерлер мен дизайнерлер өз ойларын кемелділікке жеткізе ме деген сұрақ ашық күйінде қалып отыр. Отандық ExoAtlet командасы шешуі керек үлкен саныкүрделі мәселелер: импульсті оқу мен жабдықтың реакциясын синхрондау, батареяның сыйымдылығын арттыру, оның салмағын азайту және т.б. Бұл тенденция әлемде қарқын алып, барған сайын танымал бола түсуде. Көптеген сынақтар өткізетін бәсекелестер де өсіп келеді. Сарапшылар еуропалық экзоскелет нарығын бір жарым миллиард еуроға бағалап үлгерді. Ресейлік әзірлеушілерге сәттілік, шығармашылық табыс және қиын шығармашылық жолында одан әрі серпілістер мен ашылулар тілейміз!
Жүктелуде...
