Вчені з усього світу вже довгий час працюють над розробкою технологій, що допомогли б людям розширити свої природні можливості. Вже зараз людство вражають біонічні лінзи, кіберкінцівки чи навіть штучний аналог людської шкіри зі здатністю до надчутливості. До цього списку можна сміливо додавати розробку екзоскелету.

Екзоскелет представляє собою механічний пристрій або програмно-мехатронний комплекс з елементами антропоморфних структур, конструктивно призначений для примноження фізичних можливостей людини шляхом синхронного дублювання і підтримки її рухової активності. Простіше кажучи, це роботехнічна конструкція, елементи якої закріплюються безпосередньо на людині, що дозволяють забезпечити їй фізичну підтримку, збільшити її фізичні здібності, підвищити витривалість тощо.

Разом з тим, екзоскелети можуть виконувати ще одну важливу місію – забезпечувати можливість самостійного руху для людей з обмеженими можливостями нижніх кінцівок та допомогти відновити їх мобільність та функціональність.

Коротко про історію створення

Перша спроба розробки силового екзоскелета була зроблена фахівцями компанії General Electric на початку 60-х років 20-го століття. Проект під назвою «Hardiman» був реалізований за замовленням міністерства оборони США. Істотним недоліком конструкції екзоскелета стали виникаючі в процесі функціонування вібрації, що спричиняли неодноразове перекидання пристрою під час випробувань. Незабаром, проект був закритий.

У 1970-х роках югославський вчений Міомір Вукобратовіч створив прототип екзоскелета з пневматичним приводом, який повинен був допомогти паралізованим людям знову встати на ноги. У 80-х роках Вукобратовіч подарував свій екзоскелет СРСР. Російські та європейські вчені згодом брали за основу проект Вукобратовіча при створенні своїх технологій.

Відсутність компактних і безпечних джерел енергії, брак ефективних силових компонентів і засобів управління значно гальмували розвиток екзоскелетів. Лише до середини 2000-х років ідея створення «силового костюма» почала втілюватися в життя. Так, Агентство перспективних дослідницьких проектів оборони США (DARPA) ініціювало розробку екзоскелетів в 2001 році в рамках програми Exoskeletons for Human Performance Augmentation.

Пізніше, був створений повнорозмірний силовий екзоскелет XOS2, представлений оборонним гігантом Raytheon (котре викупило Sarcos Research в 2007 році) у вересні 2010 року.

То навіщо людству екзоскелети?

Аналіз світового досвіду дозволяє зробити висновок про те, що в даний момент існує три ключові сфери застосування екзоскелетних модулів і комплексів на їх основі:

  • екзоскелети військового призначення;
  • реабілітаційні екзоскелети і екзоскелети для осіб з обмеженими можливостями;
  • екзоскелети для застосування в промислових сферах.

Промислові екзоскелети

Наразі основним напрямком розробки екзоскелетів є саме варіант для промислових завдань. Цьому сприяє:

1.Швидкий ріст комерційного використання екзоскелетних технологій.

Екзоскелети для роботи і промисловості можуть використовуватися на будівельних майданчиках, на фабриках, складах і навіть в хірургічних кабінетах.

Впровадження таких пристроїв забезпечує вирішення трьох найважливіших бізнес-задач: підвищення продуктивності праці і зниження трудомісткості виконання виробничих операцій, скорочення обсягу виплат, пов’язаних з виникненням виробничих травм і професійних захворювань працівників, забезпечення додаткової мотивації співробітників, що досягається за рахунок створення більш комфортних умов праці.

2.Соціальний аспект.

За даними European Foundation for the Improvement of Living and Working Conditions до 64% висококваліфікованих працівників витрачають майже три чверті свого робочого часу на операції з підйому і перенесення різних вантажів.

За оцінками Work Foundation на сьогоднішній день близько 44 мільйонів працівників ЄС страждають від скелетно-м’язових захворювань, що сумарно завдаэ європейській економіці збиткив, які оцінюються більш ніж в 240 мільярдів євро. І це тільки країни ЄС.

3.Спрощена система управління.

Рівень вимог до системи управління промисловим екзоскелетом значно нижчий, ніж до аналогічного пристрою медичного або військового застосування. Людині-оператору не потрібні складні в освоєнні інтерфейсні рішення, такі, наприклад, як нейрокомп’ютерне управління. Та й швидкість і точність реакцій в промисловому екзоскелет майже завжди не є критично важливими.

Військові екзоскелети

Робота над екзоскелетами для солдатів йде не перший рік. Багато армій світу вже близькі до прийняття на озброєння великих партій компактних екзоскелетів, що зменшують навантаження на ноги і спину. Солдати зможуть носити більше боєприпасів і амуніції, довше ходити і менше втомлюватися. Наприклад, ще на початку 2010-х компанії Ekso Bionics і Raytheon створили екзоскелети HULC (ліцензований Lockheed Martin) і XOS 2 відповідно. Розробки активно лобіювались в армійських структурах, але до цих пір не прийняті на озброєння. HULC дозволяє переносити до 90 кг ваги і бігати на довгі дистанції зі швидкістю 12 км / ч.

Тим часом у Китаї також не пасли задніх. Держкорпорація Norinco, виробник броньованої техніки і боєприпасів, представила військовий екзоскелет другого покоління. Він дозволяє солдатам переносити вантажі вагою до 45 кг. Зниження ваги екзоскелета дозволило підвищити продуктивність батареї. Швидкість і дальність ходу нової моделі вище, ніж у першій версії, що дозволяла долати 20 км на швидкості 4,5 км / год.

Медичні екзоскелети

Якщо говорити про екзоскелети призначені для медичних цілей, то однією з найцікавіших розробок є медична версія екзоскелета нижньої частини тіла японської компанії Cyberdyne, відома як Hybrid Assisted Limb або HAL.

Екзоскелет використовує датчики для виявлення біоелектричних сигналів, що надходять з мозку до м’язів, які він поєднує із вашим рухом (або передбаченим рухом) з метою збільшення функціональної сили та стабільності.

Те, що практикує HAL відрізняється від інших існуючих технологій екзоскелетів, які наразі доступні. Ідея полягає в тому, що замість використання фізичних ходьбових рухів він використовує як добровільний рух, так і автономну функціональність. Іншими словами, екзоскелет працює саме з біоелектричними сигналами нервової системи людини, щоб “знати”, коли і яким чином рухатися.

 

Додайте відповідь

Please enter your comment!
Please enter your name here