Со временем слова обретают новое основное значение, а то, которое появилось первым, постепенно отходит на второй план. Экзоскелет - это, прежде всего, внешний тип скелета у некоторых беспозвоночных животных. Однако сейчас в голове у людей это слово вызывает скорее образ не краба, а персонажа из какого-нибудь фантастического фильма.
Первый аналог экзоскелета как механизма был предложен русским изобретателем Николасом Ягиным (в документе он упоминается как «подданный Российской империи Николас Ягн») еще в 1890 году. По крайней мере, именно тогда он получил соответствующий патент на «аппарат для облегчения ходьбы». Устройство позволяло быстрее бегать, выше прыгать и меньше уставать. В «экзоскелете» Ягина не было активных усилителей, а для увеличения тяги применялся газ. Кстати, его современным аналогом можно назвать так называемые «джамперы».
Спустя примерно 70 лет появился первый экзоскелет в его нынешнем понимании. Конструкцию разработали совместными усилиями компания General Electric и американские военные. Модель Hardiman не отличалась изящным внешним видом: это был массивный и тяжелый механизм, способный поднимать огромный вес. Технические сложности не позволили развить проект, который был закрыт еще до испытаний с участием человека: отдельные компоненты работали, а вот в виде собранного экзоскелета он представлял угрозу для испытателя.
Идея создания подобных устройств продолжала будоражить умы ученых и инженеров, но долгое время ничего путного и практичного они выпустить не могли. Наиболее интересные экземпляры до последнего времени можно было наблюдать лишь в фантастических фильмах. В первую часть нашего топа экзоскелетов и экзокостюмов включены именно они.
Фантастика, да и только
1. Caterpillar P-5000 Power Loader из фильма «Чужие» 1986 года. Он задумывался как механизм с четырьмя конечностями, однако после выхода картины «Звездные войны: Эпизод 5 - Империя наносит ответный удар» Джеймс Кэмерон посчитал его слишком похожим на шагающих AT-AT. В итоге появился двуногий экзоскелет, ставший прообразом для AMP (Mitsubishi MK-6 Amplified Mobility Platform) из «Аватара» 2009 года.
Mitsubishi MK-6 Amplified Mobility Platform
P-5000 - эдакий работяга, способный увеличивать силу человека в тысячи раз и поднимать груз до четырех тонн. В качестве источника питания применялась водородная батарея, имелось три двигателя для приведения в действие подъемника и нижних конечностей. Даже сегодня такой механизм, придуманный десятилетия назад, в случае его появления стал бы отличным помощником человеку на предприятиях. Да и конструкция его, как и возможности, не выглядит столь уж фантастической.
Кстати, помимо P-5000, в «Чужих» (во всей франшизе) есть еще один пример экзоскелета - это, собственно, сами ксеноморфы на некоторых стадиях своей жизни.
2. Armored Personnel Unit (APU) из культовой трилогии «Матрица». Устройства впервые встречаются в фильме «Матрица: Перезагрузка», в действии же их можно наблюдать в «Революции»: обе картины вышли в 2003 году весной и осенью соответственно. Согласно истории вымышленного мира, всего было выпущено 120 тыс. таких монстров, из которых в активном состоянии осталось чуть более трех сотен.
В отличие от P-5000, APU являлись боевыми единицами с двумя 30-мм скорострельными пулеметами - по одному на каждой верхней конечности. К слабым сторонам механизмов можно отнести отсутствие защищенного кокпита и необходимость перезаряжать орудия вручную с участием людей. В первом случае решение продиктовано желанием дизайнеров показать персонажей фильма, а не скрывать их за стеклом и металлом. Хотя и сами механизмы не отличались крепостью, так как должны были обладать высокой маневренностью. В нашем топе они оказались благодаря зрелищным кадрам с их участием во время битвы за Сион (Зион).
3. Серия костюмов Mark , разработку которых ведет компания Тони Старка Stark Industries, занимающая 16-е место среди 25 крупнейших вымышленных корпораций мира. Кстати, первое место в этом рейтинге принадлежит CHOAM из вселенной Dune, 20-е - Cyberdyne Systems Corp., печально известной созданием терминаторов.
Выбирать отдельную модель Железного Человека среди десятков видится делом неблагодарным, поэтому за общую плодовитость Stark Industries и разнообразие отдадим это место именно Mark’ам. Особенной популярностью, правда, пользуются те, которые фигурировали в кинофраншизе: красный с золотом костюм примелькался и знаком почти каждому. Многофункциональное устройство не только значительно усиливает возможности человека, но и позволяет ему летать.
В качестве источника питания в нем применяются ядерный реактор и репульсоры, которые также встречаются в «Звездных войнах». Это наиболее фантастический экзоскелет из представленных в нашем рейтинге. Применяемые в нем технологии далеки от воплощения в реальности, и ожидать появления аналогов в обозримом будущем не приходится.
4. В отличие от костюмов Mark от Stark Industries, экзоскелет персонажа Мэтта Дэймона по имени Макс из фантастического фильма «Элизиум: Рай не на Земле» является, вероятно, претендентом на создание «всамделишной» модели. Правда, имеются некоторые нюансы: он подключается непосредственно к организму носителя (в том числе к мозгу), превращая человека в подобие киборга. В остальном это отличный образчик того, как с помощью технологий можно избавить людей от недугов и сделать их сильнее и быстрее.
По словам экспертов, костюм Макса работает по примерно тем же принципам, что и существующие уже сегодня модели и прототипы. Конечно, он легче, имеет больше степеней свободы, в его случае не стоит проблема с источником питания. Основная преграда - создание эффективного и безопасного интерфейса «человек - компьютер», когда они оба становятся единым целым. Когда-нибудь это станет реальностью.
5. Combat Jacket из фантастического боевика «Грань будущего» с Томом Крузом в главной роли. Экзоскелет не имеет какого-либо «торгового» названия и представляет собой одну из модификаций стандартной амуниции для солдат будущего. В качестве боевого снаряжения используются как вполне реальные «стволы» - FN SCAR-H (Mk 17) с гранатометом FN EGLM (Mk 13), так и несуществующие (плечевая автопушка и 16-зарядная ракетница).
Если придираться, то в настоящем бою костюм майора Уильяма Кейджа окажется не столь эффективным, как хотелось бы. Он может применяться разве что в схватке с легковооруженным противником: броня отсутствует и первая шальная пуля станет последней. Впрочем, далеко не все участвующие сегодня в боевых операциях армии используют бронежилеты или иные средства индивидуальной защиты для своих солдат.
Экзоскелет Combat Jacket является примером того, что может появиться у некоторых армий в самом ближайшем будущем. Кстати, модели, которые носят Том Круз и Эмили Блант, собраны из множества элементов и не являются полной бутафорией. По словам модельера, который собирал экзокостюмы для съемок, каждый из них состоит из 350-400 деталей.
Не заглядывая в будущее
Далее следуют пять образцов уже существующих экзоскелетов, которые проходят испытания или используются военными, гражданскими организациями либо медицинскими учреждениями. Некоторые конструктивные особенности этих устройств позаимствованы из научно-фантастической литературы и кино: не секрет, что многие из существующих ныне гаджетов в прошлом были не более чем образами в головах изобретателей, писателей и мечтателей.
1. Первое место мы отдаем тому экзоскелету, необходимость в котором действительно очевидна. Система ReWalk имеет уже шестую версию и является коммерческим продуктом. Цена на него может показаться недостижимой для многих: один экземпляр обойдется примерно в $85 тыс. Первоначально было выпущено две модели устройства: одна применялась медицинскими учреждениями для исследований и терапии под присмотром врачей, вторая предназначалась для персонального применения.
Экзоскелет ReWalk помогает пациентам, которые по тем или иным причинам не способны передвигаться самостоятельно. Система состоит из «рюкзака» весом в 2,3 кг, в котором размещаются батарея и Windows-компьютер, и «ног» общим весом в 21 кг. Емкости батареи достаточно для трех часов беспрерывной ходьбы, заряжается она около восьми часов.
Устройство, которое изготавливается по индивидуальному заказу, работает в трех режимах: оно поддерживает человека при ходьбе, сидении и стоянии. Некоторые пользователи жалуются на чрезмерный вес системы и ее высокую стоимость (в США страховка не покрывает затраты на покупку экзоскелета).
Аналогом ReWalk является проект Indego , который пока не доступен для покупателей и используется в исследовательских целях и медицинскими учреждениями. Его продажи могут начаться в 2015 году. Имеются и другие проекты, ориентированные на реабилитацию людей с нарушениями опорно-двигательного аппарата.
2. Экзоскелет Rex можно отнести к категории «Очевидное - невероятное». Он не только дает силу не способным сокращаться мышцам, но и управляется с помощью мыслей. Первым полностью парализованным человеком, подключенным к системе искусственной вентиляции легких, стал 21-летний Роб Кэмм, попавший в 2013 году в автомобильную аварию. Бывший спортсмен не сдался и продолжил вести активную жизнь (в соответствии со своими возможностями). В итоге ему удалось сделать несколько почти самостоятельных шагов.
Для приведения экзоскелета в движение используется специальный шлем с 79 электродами, которые снимают показания мозговой активности и трансформируют их в команды для машины. Очевидно, что первые шаги даются Робу с огромным трудом, однако предоставленная молодому человеку возможность приводит его в восторг.
Всего выпущено 17 таких механизмов. Они доступны только в медицинских учреждениях.
3. Human Universal Load Carrier (HULC) разрабатывается компанией Ekso Bionics (которая также занимается выпуском систем для применения в медицинских целях). Устройство ориентировано на военных и в перспективе позволит человеку переносить груз весом около 90 кг на скорости до 16 км/ч (это чуть ниже средних показателей бега) на расстояние примерно 20 км. При подъеме и переноске тяжестей всю нагрузку на себя берет экзоскелет, в противном случае появилась бы опасность травмирования оператора.
Люди всегда мечтали стать сильнее, чем они есть на самом деле. А некоторые из них старались свои мечты воплощать в жизнь Первым таким изобретением стал рычаг, потом блок и канат для подъема грузов. При помощи этих нехитрых приспособлений человек может поднять груз намного тяжелее своего тела. Но ведь хочется большего. Хочется без блоков и канатов, без рычагов, своими руками.
Нет. своими руками, конечно, не получится. Но любой человек сможет сделать это при помощи экзоскелета.
Экзоскелет
-это усилитель человеческих мускулов, Это такая штука, которая делает человека во много крат сильнее - такие машины очень нужны в армии.
Шагающий погрузчик Caterpillar Р-5000. Кадр из фильма «Чужой»
Один солдат в подобном экзоскелете запросто заменит троих-четверых. К тому же одним ударом своего железного кулака сможет сокрушить, наверно, и кирпичную кладку. Более простые конструкции могут быть использованы в бытовых условиях для подъема тяжестей, а так же они могут помочь инвалидам и пожилым людям, имеющим проблемы с опорно-двигательным аппаратом. Если когда-нибудь появятся в продаже доступные упрощенные экзоскелеты, то наверняка они будут пользоваться успехом у туристов, которые любят многокилометровые пешие прогулки по пересеченной местности.
Первыми экэоскелетами были обычные костыли, но людям этого было мало. Им захотелось создать симбиоз человека и машины. Мечта стать сильнее, чем мы есть, трансформировалась в образ, которому и дали это странное название - экзоскепет,
ЭКЗОСКЕЛЕТЫ В ФАНТАСТИКЕ
Вначале экзоскелеты появились в фантастических романах. Так, Иван Ефремов в романе «Туманность Андромеды» (1957) ввел особые «прыгающие скелеты». Вот как их описывает писатель:
«В шлюзовой каюте у выхода были заранее приготовлены биологические скафандры и «прыгающие скелеты» - стальные, обшитые кожей каркасы с электродвигателем, пружинами и амортизаторами для индивидуального передвижения при увеличенной силе тяжести, которые надевались поверх скафандров».
А вот он описывает саму прогулку по планете с высокой силой тяжести:
«Без большой практики было очень трудно координировать собственное тело с движением рычагов стального «скелета». От этого ходьба сопровождалась толчками и жестоким встряхиванием. Даже из короткого похода люди А Роберт Хайнлайн использует экзоскелет уже в военных целях В 1959 году он написал роман «Звездный десанте, (получившей премию «Хьюго» год спустя после написания) в котором показывает бронированный скафандр, облачившись в который, человек может бегать, прыгать, летать при помощи встроенных ракетных двигатепей и еще много полезных и не очень полезных вещей.
В 1987 году Станислав Лем создал свой последний роман, после которого он перестал писать художественную литературу и посвятил оставшиеся девятнадцать лет жизни философии и литературной критике, Роман называется «Фиаско», сейчас не важно о чем велось в нем повествование, главная наша тема - экзоскелеты.
Вот что пишет Лем по этому поводу:
«Большеходы стали воплощением концепции экзоскелета. который в качестве внешнего усилителя человеческого тепа был известен по многим прототипам двадцатого столетия. Изобретение осталось на стадии разработки, поскольку на Земле для него не было применения. Эта идея возродилась при освоении Солнечной системы. Появились машины, приспособленные к планетам, на которых они должны были работать, к местным задачам и условиям.... Большеходу нельзя делать резких движений - как нельзя мгновенно остановить в море крейсер или вращать стрелой подъемного крана, как пропеллером...»
Конечно же, писатель немного ошибся - скорее всего, экзоскелеты найдут применение на Земле и когда-нибудь будут доступны так же, как сейчас доступны мобильные телефоны, Тема экзоскелетов также мелькает и в фантастических фильмах. Надеюсь, все помнят «Чужого», где смелая Рипли борется с монстром, стоя внутри погрузчика.
А если взять фильм «Железный человек» (2008), то он и вовсе целиком посвящен теме экзоскелета.
Можно было бы привести и другие примеры, но пока ограничимся вышеприведенными.
Экзоскелет из фильма "Аватар" (2009)
Когда появились прототипы экзоскелета? Имеют ли они право на существование? Почему до сих пор нет реально действующих моделей этих чудо-машин, этих усилителей наших мускулов? Сейчас попытаемся в этом разобраться.
ПЕРВАЯ ЛАСТОЧКА
Первая ласточка оказалась неповоротливым бегемотом. Первый рабочий экзоскелет был разработан компанией General Electric в шестидесятые годы двадцатого века. Это была громоздкая конструкция. Человек помещался внутри этой стальной машины и напоминал огромного железного рака - двигался он очень медленно, две огромные рачьи клешни, которыми манипулировал оператор, отвечали на приказы неохотно, и ему с огромным трудом удавалось удерживать их под контролем Гидравлические клешни подразумевали насосы, которые и двигают гидравлику - и без того массивный Hardiman, как назывался этот монстр, зависел от еще больших размеров периферии - электрогенераторов и вспомогательной аппаратуры, которой было оборудовано довольно-таки боль-шов помещение.
Конструкция экзоскелета Hardiman должна была увеличить силу оператора в тридцать раз, то есть один человек мог бы заменить целую топпу грузчиков. По крайней мере один оператор внутри Hardiman теоретически должен был способен поднять груз весом в 1500 фунтов На эту разработку возлагали большие надежды военные - Hardiman был бы очень полезен на авианосцах при загрузке бомб и ракет. Но мечты не всегда становятся реальностью - дальше опытных образцов дело не пошло. В конструкции экзоскелета было несколько существенных недоработок.
Во-первых, он не мог адекватно передвигаться даже по ровной поверхности - при каждом шаге оператор рисковал упасть и погибнуть под тяжестью этой машины. Ходить по-человечески Hardiman наотрез отказывался, и мало кто из нормальных людей согласился бы управлять таким капризным железным человеком. Вторая недоработка - из запланированных 700 килограмм Hardiman смог выжать только 300, а если учесть, что конструкция весила вдвое больше, то это рекордом не назовешь. К 1970 году удалось заставить работать только одну клешню, что тоже не посчитали очень хорошим результатом. А если учесть вагон и маленькую тележку периферийного оборудования, то проект и вовсе показался неперспективным. Даже сейчас еще не найдено альтернативы портативного источника питания для подобных громадин.
Несколько лет помечтали - и хватит В 1971 году проект Hardiman был заморожен за отсутствием видимых перспектив развития.
Потом, в фильме «Чужой», появился шагающий погрузчик Caterpillar Р-5000, которым ловко управляла лейтенант Рипли. В основу этого несуществующего в реальности погрузчика бып положен именно Hardiman. Вот только в фильме электрические кабеля остались за кадром, и машина показана как полностью автономный погрузчик. Именно такой, какой и хотели сделать умельцы из General Electric. Но не смогли.
Люди и в дальнейшем не оставляли попыток сделать себя киборгами, уж очень хотелось им научиться играть железными мускулами, почувствовать мощь своего железного тела. Есть две основные мечты - научиться летать и стать сильным, как слон. Если летать люди научились при помощи парашютов и парапланов, то есть, обходясь минимумом, то стать сильными пока не удается.
После нескольких попыток создать эффективный экзоскелет наступило долгое затишье. Лишь изредка проскакивали проекты, которые не шли дальше ватмана, и лишь недавно стали появляться рабочие модели. Если зкзоскепеты для обычных людей-инвалидов уже почти готовы к выходу в свет, то с военными разработками пока полный стоп.
СОВРЕМЕННЫЕ РОБО-КОСТЮМЫ XOS
В течение нескольких лет, начиная с 2000 года, компания Sacros работала в области микроэлектромеханических систем, занимаясь разработкой робототехники. 12 ноября 2007 ее купила американская компания Raytheon, крупный поставщик военного ведомства США. взяв разработки под свой контроль. Кроме экзоскелетов, Sacros разрабатывала роботизированные манекены, а также это она создавала динозавров для фильма «Парк Юрского периода».
Показ экзоскелета XOS был, видимо, приурочен к выходу фильма «Железный человек», и даже рекламные ролики от Raytheon содержали кадры из этого фильма. Одна неясность с названием - везде этот экзоскелет называют XOS - везде, кроме компании Raytheon. Видимо, это просто укороченное название на английском - Exosceleton.
Действует этот робот примерно так же, как и все остальные такого типа. У него есть сенсоры, которые регистрируют мышечные сокращения и передают сигналы на моторы. Причем моторы реагируют быстро, но человек, втиснутый в XOS. все же ощущает небольшую задержку движения. И - самое главное - экзоскелет увеличивает силу человека в двадцать раз. то есть человек без усилий может поднять груз весом в 200 кг. Правда, переносить такие грузы на спине он навряд ли сможет, но оторвать от земли этот вес под силу.
Никаких подробностей разработчики не сообщали, видимо, боясь конкурентов. Да и экзоскелет еще не вполне доработан до конца, так что рано ставить точки над I.
На показе экзоскелета оператор, который надел на себя этот костюм - или. вернее будет сказано, влез в него - чего только не делал! Он и отжимался с грузом на спине весом в девяносто килограмм, и таскал различные тяжести, и ходил по наклонной плоскости, а также быстрыми и точными движениями бил по боксерской груше. И все это он делал с такой легкостью, будто совершал утреннюю прогулку.
Изначально XOS рассчитан на военных, то есть для погрузки боеприпасов, а также для участия в боевых действиях. Однако Стивен Якобсен, директор Sarcos и руководитель проекта, надеется, что изобретение найдет свое место не только для разгрузочных работ, но и для помощи людям с ограниченными физическими возможностями.
Одна большая проблема этого экзоскелета, да и многих других тоже-отсутствие портативного источника питания. На данном этапе XOS может использоваться только в тех местах, где его есть куда подключить при помощи толстенного электрического кабеля. Наверно, пока это будут только военные склады боеприпасов.
В будущем, если проблемы с питанием будут решены, подобные костюмы можно будет одевать в броню - и получится настоящий «Железный человек». Однако война - это не самый лучший способ использования новых технологий. Будем надеяться, что эти костюмы будут использоваться в первую очередь в мирных целях.
Так уж повелось, что любое изобретение, как бы грустно это не звучало, сначала находит применение в военных целях, и только потом его начинают использовать мирные граждане. Первым каменным топором наверняка сначала раскроили череп противника, и лишь после этого им стали рубить ветки для костров. Атом впервые испытали на Хиросиме. А мирным его сделали намного позже.
Хотя есть 11 исключения - порох изначально использовался для увеселительных салютов, убивать он начал в средние века. Но экзоскелеты - не исключение. Несмотря на то, что есть много мирных разработок, началось все именно с армейских заказов.
Мы уже говорили о двух экзоскелетах. Это первая ласточка Hardiman компании General Electric, которая так и не научилась летать, и робокостюм XOS компании Sacros. Пока это всего лишь опытные образцы с кучей недостатков, но когда-нибудь люди решат основные проблемы, из-за которых пока ни в одной армии еще нет этих человеко-танков. Сейчас испытания экзоскелетов больше похожи на показ мод и не идут дальше дефилирования по подиуму. Но, возможно, пройдет несколько лет - и солдат смогут одеть в робокостюмы.
УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ГРУЗОВОЙ ЭКЗОСКЕЛЕТ HULC
Аббревиатура HULC расшифровывается как Human Universal Load Carrier exoskeleton (Универсальное транспортировочное устройство для человека).
Изначально над прототипом этого экзоскелета работала калифорнийская компания Berkeley Bionics. Работала она по заказу агентства DARPA в рамках проекта по внедрению высоких технологий в военную сферу. Назывался их экзоскелет BLEEX (Berkeley Lower Extremity Exoskeleton). Но после их разработки выкупила компания Lockheed Martin и внеся некоторые доработки, создала на основе BLEEX новую модель - экзоскелет HULC.
В начале 2009 года в штате Флорида проходил армейский симпозиум Army Winter Symposium. На нем компания Lockheed Martin показана подготовленный к серийному производству силовой экзоскелет HULC. Ну, любят американцы дешевые рисовки - этого у них не отнимешь. Если демонстрация экзоскелета XOS компаний Raytheon и Sacros был приурочен к показу фильма «Железный человеке, то HULC должен ассоциироваться с зеленым человечком из бпокбастера «Невероятный Халк». Больше всего меня удивляет, что на подобный пиар идут не какие-то гламурные проекты, а серьезные военно-промышленные компании. Ну да ладно, речь не об этом.
Образец экзоскелета позволяет переносить груз до 90 кг в течение 1 часа со средней скоростью почти 5 км/ч и возможностью кратковременных ускорений до 16 км/ч. Питается он от литий-полимерной батареи, которая весит всего-то два килограмма. Планируется оснастить HULC другими источниками питания: компания Lockheed Martin разрабатывает бесшумный топливный генератор, работающий на реактивном топливе. От подобного генератора костюм HULC сможет работать до 3 суток на одной заправке, и это в том случае, если солдат будет двигаться по 8 часов в день.
Пока костюм HULC - это только сильные ноги и крепкое тело. До рук дело еще не дошло. Но, несмотря на это. уже создана специальная система креплений, которая позволяет устанавливать на экзоскелет дополнительное оборудование, такое как броню, различные датчики или даже станковый пулемет. При всем при этом солдат, не ощущая большой тяжести, сможет спокойно передвигаться.
Экзоскепет HULC - это кость в горле создателей робо-костюма XOS. Во-первых, он весит всего 55 фунтов (25 кг), его можно быстро надеть, снять и перенести в небольшом чемоданчике. Во-вторых, HULC не нуждается в толстенных удавах-кабелях В третьих, создатели утверждают, что даже если заряд батарей закончится, то HULC все равно облегчит движение солдату и компенсирует удары и нагрузку, А человек в экзоскелете XOS с отрубленным кабелем будет похож на танкиста в подбитом танке, выбраться из которого без посторонней помощи будет проблемно.
PISCES - РОБОКОСТЮМ АКВАЛАНГИСТА
Многие из нас любят плавать под водой. И все знают, что очень много человеческих усилий уходит на преодоление сопротивления воды, чтобы преобразовать силу в поступательное движение. КПД, честно говоря, никакой - около 3%. Надев на ноги ласты, мы увеличим КПД до 10-15% - и все. Есть, конечно, и механические приспособления для облегчения плавания под водой. Но сейчас они уже не совсем актуальны. Устарели они. Если кто видел фильм «Бриллиантовая рука», то наверняка помнит эпизод, в котором герой плывет под водой при помощи механической торпеды Они и сейчас используются, но эти штуки слишком уж массивны и их легко обнаружить.
Уже после того, как были опробованы экзоскелеты XOS и HULC. американские военные задумались о таком же робо-костюме, но только для аквалангистов. Ведь часто бойцам спецслужб приходится высаживаться в самых неожиданных местах. А порою удобней всего делать это на морском берегу - тихо-мирно выбраться, спрятать акваланг и - в атаку! Но если человек проплыл под водой не один километр, то какая уж тут атака, он устал, у него нет сил - никакая физическая подготовка не поможет. Вот тут военные и заказали ученым разработать экзоскелет для аквалангистов.
POWERSWIM И PISCES – ЭКЗОСКЕЛЕТЫ ДЛЯ ВОДОЛАЗОВ
Работать над созданием экзосхелета предложили исследователям из института когнитивных способностей человека и машин (Institute for Human and Machine Cognition) - Питеру Нойхаусу и Джерри Пратту. Дело в том. что эти специалисты по двигательным функциям человека и животных в 2004 году разработали прототип экзоскелетэ для плавания под водой - тогда они не думали о военных и делали гражданскую модель. Идея была очень простая - на бедрах и икрах укреплены небольшие моторы, на спине батарея - ноги не устают, мышцы не напрягаются, и пока аккумулятор не сядет, аквалангист может плыть и плыть.
PISCES - «Вспомогательный самодостаточный экзоскелет для плавания» (Performance Improving Self Coniained Exoskeleton for Swimming) - гак называется новый экзоскелет, разработанный на основе старой модели. В основу концепции заложена подражательная физиология. Люди часто перенимают у животных способы передвижения - на этот раз исследователи копировали движения дельфинов и морских черепах. Кстати, одна из первых наработок позаимствовала способ движения в воде у пингвинов, и экзоскелет был снабжен пингвиньими крылышками. Но после некоторых расчетов все же победили дельфины и черепахи - хотя бы потому, что дельфины пользуются одними только хвостами.
Экзоскелет в отличие от торпед-буксировщиков практически бесшумен и поэтому аквалангиста, облаченного в подобный робохостюм. обнаружить будет довольно сложно. Во-вторых, действуя лишь ногами («хвостом)*), аквалангист полностью освобождает руки для различных манипуляций.
Сейчас уже есть рабочие модели, они проходят испытания и вроде бы показывают неплохие результаты Конечно же, сначала все идет на оборонку, ко Питер Нойхаус уверен, что в дальнейшем на базе PISCES можно будет делать экзоскелеты для инвалидов.
РЕАКТИВНЫЙ ЧЕЛОВЕК-САМОЛЕТ EXO-WING
Чего только в легендах и сказках не услышишь. И ковры-самолеты, и крылья Икара. А американская компания Atair Aerospace взяла и сделала рюкзак-самолет. Вообще-то эта компания занимается разработкой и созданием техники для доставки грузов по воздуху. Парапланы, парашюты - это одна из сторон работы Atair Aerospace. Автомобили, которые доставляются на место парапланами - это еше один виток разработок Так, в 2005 году компания показала летающий автомобиль «Химера», который после планирования способен самостоятельно взлетать, используя параплан Этот автомобиль по сути - обыкновенное багги с притороченным сзади винтом в кольцевом обтекателе. И в воздухе он развивает скорость до 65 км/ч.
Но на летающем автомобиле Atair Aerospace решила не останавливаться. И начала работать над созданием летающих людей. И у них получился человек-самолет. Самый настоящий человек с самыми настоящими крыльями и реактивными турбинами. EXO-Wing - так называется этот летательный аппарат. Выглядит он просто как крылья с двумя микротурбинами. Крылья эти изготовлены из высококачественных композитных материалов нового поколения, которые разработала Atair Aerospace.
EXO-Wing имеет относительно небольшой вес и его можно косить за спиной, как ранец. Аппарат позволяет человеку планировать в воздухе. В первую очередь применяться будет наверняка в армии и только потом пойдет на гражданские нужды. Может, фермеры с его помощью будут поля химией опрыскивать.
ПАРАШЮТНАЯ СИСТЕМА GRYPHON
Немецкое совместное предприятие из трех компаний - ESG, Dragee Aerospace и SPELC0. а также германской фирмы FreeSky - тоже работало над созданием человека-самолета. На этот раз аппарат Gryphon должен быть без реактивной тяги. Дело в том, что эти компании разрабатывали бесшумную систему - в принципе, это парашют, только не совсем обычный. Изготовлен он из углеродного волокна и имеет форму крыльев. Одевается десантнику на спину и предназначен для прыжков с самолета. По идее, он должен позволять десантникам при прыжке с высоты 9 тысяч метров плакировать на расстояние 200 километров. Это было бы очень удобно - современные парашюты и парапланы не имеют такого запаса и при десантировании самолет обязательно будет замечен, а следовательно, и любая десантная операция провальна изначально. С Gryphon все должно быть проще - самолет не долетая до вражеской территории, сбрасывает десант, который бесшумно и незаметно пересекает границу.
Подобные системы уже используются немецкой армией с 2003 годэ, но расстояние, которое способны покрыть эти крыланы - не больше 60 километров. Уже вроде бы стали устанавливать реактивные двигатели на крылья, что наверняка поможет преодолевать более длинные расстояния. Пока для посадки Gryphon используются обычные парашюты, но разрабатывается беспарашюткая посадка. Может быть, все у них получится.
РОССИЙСКИЙ ЭКЗОСКЕЛЕТ БОЕЦ-21
Почему бы не сказать пару спов о российских военных? Ведь раньше это была одна из самых сильных армий одного из самых могущественных государств К сожалению, сейчас расстановка сип несколько изменилась. Российская армия нынче почти и не котируется. Да и как ей котироваться, когда она вот уже почти двадцать лет никак не может успеть в гонках вооружений. То есть, она и гнаться-то уже почти перестала. Плетется пятью годами позже. Отстает. Да, российская армия в плане введения новых технологий отстает от западных минимум на пять лет, а то и побольше.
Нет, у нас есть преотличные вертолеты - «акулы», «аллигаторы» и прочие, и даже кое-какие наработки на будущее имеются, но вот уже двадцать лет все это практически остается всего лишь наработками. Планов, как говорится, громадье, а толку чуть. Я не знаю, отчего это происходит, и не собираюсь разбираться в этом Я говорю о другом.
Нет, наши разработчики щи тоже не лаптем хлебают. Все они умеют делать. Только очень медленно. Не так давно Министерство обороны РФ начало разрабатывать боевую экипировку под названием «Боец-21 н. Это не совсем экзоскелет. Это боевой костюм с элементами экзоскелета, так сказать будет правильней. Работу над созданием этого танка вроде бы хотят завершить в 2015 году, но неизвестно, как оно выйдет на самом деле.
Радует одно - на международной выставке систем безопасности «Интерполитех-2009» в Москве было сказано, что комплект боевой экипировки второго поколения не будет иметь аналогов по эффективности во всем мире. Обещание радует, но неизвестно - порадуют ли в будущем эти самые костюмы.
К слову, на той же выставке было сказано, что комплект боевой экипировки первого поколения (без элементов экзоскелета) уже превосходит западные аналоги. Жаль только, что все это запросто может так и остаться лишь опытными моделями или выпускаться мизерными партиями, В таких спучаях всем этим разработкам грош цена.
Примерная сумма вложений в проект будет порядка 35 миллионов долларов. Это намного меньше, чем стоили разработки американцев - они вкладывают в подобные проекты не менее полутора миллиардов долларов.
На данном этапе о проекте аБоец-2Ь известно очень мало и это не удивительно - военные не станут рассказывать заранее о засекреченных проектах.
Однако мало кто вериг в то. что наши инженеры смогут сделать нормально работающий экзоскелет. Да нет, создать-то они его создадут, но в серию пустить навряд ли получится. В итоге опять будет та же самая ситуация, как и с «акулой» - этими костюмами смогут пользоваться только элитные части, да и то на всех не хватит. Так и живем.
"Наука и Техника" 2012
Была просьба (или вопрос) написать про используемые экзоскелеты.
Что такое экзоскелет? Это “внешний скелет”, который за счет каркаса увеличивает силу человека. Он должен повторять биомеханику, что позволит ему пропорционально увеличивать силу при движениях. Среди сфер применения экзоскелетов - военное дело, сельское хозяйство и медицина.
О таких разработках в медицинской сфере - прошу под хабракат.
Первый экзоскелет
Сначала - немного истории. Как и многие изобретения, экзоскелет пришел к нам из военной сферы. Первый образец был разработан General Electric и армией США в 1960-е годы. Внушительно выглядит, не правда ли? Усилия, которые вы применяете при подъеме четырех с половиной килограммов, он трансформировал в 110 кг.Но у него было два минуса: это вес в 680 кг и невозможность сверить движение с движением человека. То есть он обратную связь после начала движения от человека не получал.
Затем неоднократно разрабатывались экзоскелеты для армии. Ведь они могут сильно увеличить грузоподъемность одного солдата, чтобы тот мог взять с собой пулемет побольше и снаряжения на полк.
А кому еще нужно увеличивать силу? Тем, у кого ее слишком мало. Тем, кто парализован и не может ходить самостоятельно. Именно им могут помочь подобные проекты.
Экзоскелет для медсестры
Кому, как не японцам, придумывать экзоскелеты для заботы о пожилых? Только в этом случае это забота и о молодых – о медсестрах, которым приходится поднимать и перекладывать пациентов. Предназначение такого экзоскелета, как и робота Ribo, в перекладывании.Power Assist Suit в Японии представили в 1990-х годах.
Позже в Японии представили HAL – киберкостюм-экзосклеет. Изначально он предназначен именно для поднятия и перемещения пациенов. Кроме того, он мог помогать пожилым людям и инвалидам самостоятельно передвигаться.
ReWalk
Администрация по контролю за продуктами и лекарствами США только летом этого года зарегистрировала первый экзоскелет для реабилитации пациентов с травмами позвоночника.ReWalk от израильских разработчиков имеет пульт дистанционного управления в форме наручных часов. Вот только костыли лучше использовать - для дополнительной устойчивости. Все лучше, чем сидеть в кресле, как мне кажется.
Пару лет назад этот костюм помог парализованной женщине преодолеть марафон.
ЭкзоАтлет
ЭкзоАтлет - это разработка российская. Она предназначена “для вертикализации и ходьбы пациента с нарушениями локомоторных функций нижних конечностей”.До промышленных масштабов производства еще далеко, но прототип, судя по информации в сети, уже действует. Если есть что добавить на эту тему - пожалуйста, пишите в комментарии или в личные сообщения.
Мягкие экзоскелеты
Гибкий экзоскелет, повторяющий биомеханику ноги человека, может быть перспективным направлением в этой области. Ведь железки вокруг ноги явно уступают здоровым частям тела по маневренности.Сразу несколько университетов и разработчик носимых датчиков BioScience разрабатывают вот эту “накладку” с искусственными мышцами, датчиками и прогаммным обеспечением. Здесь видны и искусственные сухожилья, и искусственные мышцы, протянутые с внешней части ноги.
Большая сложность состоит именно в гибкости: ведь поэтому способы контроля, то есть датчики, должны отличаться особой точностью.
Такое оборудование поможет не только людям с нарушениями подвижности стопы и голеностопа (пока только там работает устройство), но в дальнейшем может быть использовано в других областях - на руках, например.
На этом видео хорошо видны искусственные мышцы, а также показаны сенсоры, используемые в этом мягком экзоскелете.
3D-печать
3D принтеры в медицине могут быть очень полезными. Как они помогли Аманде Бокстел, парализованной от пояса и ниже. Специалисты компании 3D Systems отсканировали ее тело, и вместе с EksoBionics распечатали этот экзоскелет.
Думаю, это потрясающе круто - после долгих лет невозможности ходить снова встать на свои ноги.
Робокостюм и футбол
Джулиано Пинто на открытии Чемпионата мира 2014 году по футболу пнул мяч. Вроде бы ничего интересного - пнул и пнул. Но он полностью парализован, этот 29-летний парнеь. Контролировал экзоскелет он с помощью собственного мозга, а не с помощью удаленного управления или собственных ног, в которых оставалась хоть какая-то возможность движения.Создатель этого экзоскелета Мигель Николесис из Бразилии. Правительство страны выделило ему на эти разработки 14 миллионов долларов, что не такая уж и высокая сумма, если сравнивать с тем, сколько тратят на подобные проекты в США.
Станет ли нейроуправление будущим в протезировании и экзоскелетах? Мне кажется очевидным, что работа в этом направлении должна вестись со страшной силой. Но для этого необходимо привлекать инвестиции.
Экзоскелетом называется внешний каркас, который позволяет человеку совершать поистине фантастические действия: поднимать тяжести, летать, бегать с огромной скоростью, совершать гигантские прыжки и т.д. И если вы думаете, что такими устройствами обладают только главные герои "Железного человека" или "Аватара", то вы глубоко ошибаетесь. Они доступны человечеству еще с 60-х гг. прошлого века; более того, вы можете узнать, как собрать экзоскелет своими руками! Впрочем, обо всем по порядку.
Экзоскелет: знакомство
Сегодня вы вполне можете приобрести себе экзоскелет - подобную продукцию выпускает Ekso Bionics и Hybrid Assistive Limb (Япония), Indego (США), ReWalk (Израиль). Но только если у вас есть лишние 75-120 тысяч евро. В России же пока производятся только медицинские экзоскелеты. Их проектирует и выпускает компания "Экзоатлет".
Первый экзоскелет своими руками изготовили ученые корпораций General Electric и United States Military еще в шестидесятых годах прошлого века. Он назывался Hardiman и мог свободно поднять в воздух груз, предельно равный 110 кг. Надевший же это устройство человек в процессе испытывал нагрузку, как при поднятии 4,5 кг! Только вот сам Hardiman при этом весил все 680 кг. Оттого он и не пользовался большим спросом.
Все экзоскелеты подразделяются на три типа:
- для ног.
полностью роботизированные;
Современные робокостюмы весят от 5 до 30 и выше кг. Они бывают как активными, так и пассивными (работающими только по команде оператора). По предназначению экзоскелеты делятся на военные, медицинские, промышленные и космические. Рассмотрим самые замечательные из них.
Самые впечатляющие экзоскелеты современности
Собрать такие экзоскелеты своими руками дома в ближайшее время, конечно, не получится, однако познакомиться с ними стоит:
- DM (Dream machine) . Это полностью автоматический гидравлический экзоскелет, который управляется голосом своего оператора. Устройство весит 21 кг и способно выдерживать человека весом до центнера. Пока что используется для реабилитации пациентов, которые не могут ходить вследствие заболеваний ЦНС или иных нейромышечных болезней. Примерная стоимость - 7 млн рублей.
- Ekso GT . Миссия этого экзоскелета та же, что и у предыдущего - он помогает людям с патологиями моторных функций ног. Характеристики схожи с предыдущим, цена - 7,5 млн рублей.
- ReWalk . Призван вновь подарить движение людям с параличом нижних конечностей. Весит устройство 25 кг и способно работать без подзарядки 3 часа. Экзоскелет доступен в Европе и США в сумме, эквивалентной 3,5 млн рублей.
- REX . Сегодня это устройство можно купить и в России за 9 млн рублей. Экзоскелет дарит людям с параличом ног не только самостоятельную ходьбу, но и возможность встать/сесть, повернуться, пойти "лунной походкой", спуститься по лестнице и т.д. REX управляется джойстиком, способен функционировать без подзарядки весь день.
- HAL (Hybrid Assistive Limb) . Существует в двух вариантах - для рук и для рук/ног/торса. Данное изобретение позволяет оператору поднять вес в 5 раз тяжелее предельного для человека. Также применяется для реабилитации парализованных людей. Весит этот экзоскелет всего 12 кг, а его зарядки хватает на 1,0-1,5 ч.
Как сделать экзоскелет своими руками: Джеймс Hacksmith Хобсон
Первым и пока единственным человеком, сумевшим сконструировать экзоскелет во внелабораторных условиях, является канадский инженер Джеймс Хобсон. Изобретатель собрал устройство, которое позволяет ему свободно поднимать в воздух 78-килограммовые шлакоблоки. Работает его экзоскелет на пневмоцилиндрах, которые снабжает энергией компрессор, а управляется устройство при помощи пульта.
Канадец не держит в секрете свое изобретение. Как собрать экзоскелет своими руками по его примеру, вы можете узнать на сайте инженера и на его канале на "Ютуб". Однако учтите, что тяжесть веса, поднимаемого таким экзоскелетом, ложится исключительно на позвоночник оператора.
Экзоскелет своими руками: примерная схема
Подробной инструкции, позволяющей в легкую собрать экзоскелет дома, нет. Однако понятно, что для него будет нужен:
- каркас, отличающийся прочностью и подвижностью;
- гидравлические поршни;
- барокамеры;
- вакуумные насосы;
- источник питания;
- прочные трубки, способные выдержать высокое давление;
- компьютер для управления;
- датчики;
- софт, позволяющий отправлять и преобразовывать сведения с датчиков для нужной работы клапанов.
Как будет примерно работать эта композиция:
- Один насос должен увеличивать давление в системе, другой - уменьшать.
- Работа клапанов зависит от давления в барокамерах, повышение/понижение которого и будет управлять системой.
- Расположение датчиков (против движения конечностей): шесть - руки, четыре - спина, три - ноги, два стопы (всего более 30).
- Компьютерное обеспечение должно исключить давление на датчики.
- Сигналы датчиков нужно подразделить на условные (информация с них полезна, если безусловный датчик не "говорит" о испытываемым им давлении) и безусловные. Условность/безусловность этих элементов может определять, например, акселерометр.
- Руки экзоскелета - трехпалые, отделенные от запястья оператора, - чтобы исключить травмы и придать дополнительную прочность.
- Источник питания выбирается после сборки и пробной апробации экзоскелета.
Пока что только в сфере реабилитации, уже начинают входить в нашу жизнь. Появляются изобретатели, способные соорудить такое устройство вне лаборатории. Вполне возможно, что в ближайшем будущем любой школьник сможет собрать экзоскелет Сталкера своими руками. Уже можно предсказать, что за такими системами - будущее.
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!
Загрузка...
