Что такое экзоскелет?

Главная » Современные технологии » Что такое экзоскелет?
Что такое экзоскелет?

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

экзоскелет

Что такое экзоскелет?

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

экзоскелет для инвалидов

По области применения выделяют следующие виды экзоскелетов:

  • медицинские. Необходимы для пациентов, которые полностью или частично утратили возможность свободного перемещения, а также как вспомогательное средство при прохождении восстановительного курса терапии, например, после травм, перенесенных инсультов или инфарктов.
  • промышленные. Используются для облегчения условий труда на строительных площадках и предприятиях, также во время погрузочных работ (для грузчиков).
  • военные. Здесь сосредоточено наибольшее количество моделей и используются передовые технологии. В отличие от бытующего мнения экзоскелеты для военных – это не только механизм, используемый солдатами во время боевых действий, но и устройство, помогающее в организации различных спасательных и разведывательных операциях.

На сегодняшний день специалисты предлагают несколько типов приводов для iron-костюмов: электрические, пневматические, гидравлические, с двигателем внутреннего сгорания.

экзоскелет руки

По способу управления экзоскелеты бывают управляемые, когда для активации необходимо нажимать на определенные датчики, так и управляющие (с силовой обратной связью), с нейроинтерфейсом.

Как выглядит экзоскелет?

Говоря о экзоскелетах, представляется некая «поддерживающая» конструкция, зачастую размещенная вдоль позвоночника и конечностей. Это рамный тип экзоскелета. К слову такие модели могут быть как энергонезависимы (пассивные без силовых приводов), так и нуждающиеся в подзарядке или топливе (активные).

экзоскелет на рабочем

Кроме того существует капсульные варианты, которые максимально похожи на костюм «Железного Человека». Внутри устройства имеются датчики давления, при помощи которых и происходит управление. Устройство полностью закрывает тело оператора, однако широкого распространения данный вариант не получил.

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

экзоскелет военный

Недостатки устройств

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

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

Самый современный медицинский экзоскелет

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

экзоскелеты для инвалидов

Команда ученых из биомедицинского исследовательского центра Clinatec и Университета Гренобля создали экзоскелет, управляемый разумом. Это стало возможным благодаря серьезному рывку в развитии робототехники и технологии искусственного интеллекта.

Для тестирования систмы был выбран 28-летний житель Леона Тибо, который получил серьезные травмы (паралич ниже плеч) после падения с 12-метровой высоты.

Для управления устройством ему были имплантированы 2 датчика в голову для записи и трансляции мозговых волн, которые передают команды движения. Затем мужчина два года практиковался в среде виртуальной реальности (VR), управляя «цифровыми конечностями», в то время как глубокий познавательный ИИ отслеживал его мозговые волны, пытаясь соотнести конкретные сигналы с движениями рук и ног.

После VR-тренировок Тибо смог пройти пешком расстояние 145 метров с 480 шагами. В это время экзоскелет дополнительно был зафиксирован к потолочной системе, но специалисты уверены, что в дальнейшем можно будет отказаться от поддерживающих конструкций.

Суперлегкий Samsung Samsung GEMS, весом 2,1 кг, поможет облегчить передвижение (снижает нагрузку с тазобедренных суставов, коленей) пожилым и людям с инвалидностью. Он может сэкономить до 23% энергии во время ходьбы.

экзоскелет Samsung Samsung GEMS

О цене и начале продаж производитель пока не сообщает.

Особых успехов удалось достичь производителям ReWalk Personal 6.0 (израильская компания ReWalk ), EksoGT (компании Ekso Bionics, базирующейся в Калифорнии),  Indego Personal (американской компании Parker Hannifin Corporation). Устройства позволяют свободно перемещаться людям с инвалидностью.

экзоскелет от ReWalk Personal

Цены: ReWalk Personal — $70 — 85 тыс; EksoGT Ekso – $100 тыс; Indego Personal — $100-150 тыс.

В военном деле «внешний скелет» получил хорошее развитие. Экзоскелеты помогают солдатам покорять высокие горы, переносить грузы, защищают солдат от ударов и травм. Большинство экономически развитых стран активно финансируют разработку экзоскелетов.

Компания Sarcos Robotics на протяжении 17 лет занималась разработкой Guardian XO для военного дела и промышленности (строительство). По заявлениям производителей, устройство сможет работать автономно до 8-ми часов, позволит с легкостью поднимать грузы весом 90кг.

Sarcos Robotics производитель роботизированных экзоскелетов

Кроме того, конструкция совершенно не мешает оператору свободно двигаться. К концу 2020 года уже можно будет увидеть первые коммерческие единицы.
Экзоскелет можно арендовать: $ 100 тыс./год

Экипировка и экзоскелет «Ратник», Россия

На военно-техническом форуме «Сухопутные войска — 2019» в Москве, был продемонстрирован экзоскелет российского производства. Устройство было успешно испробовано во время проведения операций по разминированию в Сирии.

Не отстает и промышленность

LG Electronics разработал экзоскелет CLOi SuitBot, который помогает рабочим поднимать, и опускать тяжелые предметы. Первоначально представленный на выставке IFA tech Expo в Берлине, а затем модернизированный до текущей, более легкой версии, экзоскелет LG состоит из нижней части спины и опорных частей, разветвляющихся на каждую ногу.

LG Electronics разработал экзоскелет CLOi SuitBot

Hyundai использует экзоскелеты для рабочих, которые выполняют сложные заводские операции, и подолгу работают на сборочных линиях.  Разработаны два вида устройств: снижающий нагрузку на колени, и жилеты VEX для поддержки спины.

экзоскелет Hyundai VEX

Одним из самых первых на своих заводских линиях экзоскелеты для рабочих внедряли в компании Ford – EksoVest. Модель необходима для увеличения грузоподъемности, а также чтобы легче было держать автомобильные запчасти над головой.

экзоскелет Ford – EksoVest

В цехах по изготовлению инструментов, покрасочном и сборочном цехах примерно 60 сотрудников завода Audi в Ингольштадте тестируют экзоскелеты компаний Ottobock и Skelex. Механические экзоскелеты Paexo и Skelex 360, выполненные в виде рюкзаков, помогают при работе, выполняемой руками над головой.

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

3 комментария(ев) к “Что такое экзоскелет?”

  • HappyBogomol написал:

    Экзоскелет способен помочь людям с ограниченными возможностями. Думаю со временем он станет доступнее для всех.

  • Максим написал:

    Вещь очень полезная и в каком-то смысле революционная. Изучал данную тему, в частности экзоскелеты для реабилитации инвалидов. Некоторые компании в России уже запустили производство, но цены пока заоблачные.

    • mentamore написал:

      Жизненно необходимая вещь для инвалидов. Надеемся экзоскелеты станут более доступны для всех слоев нашего общества.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

© Copyright 2012-2020 Mentamore